大林算法课程设计
计控实验3 大林算法
1、启动MATLAB
下载软件或用光盘进行MATLAB的安装。
点击 图标 ，启动MATLAB，出现操作窗口：
操作界面分为以下几部分： （1）菜单 （2）工具栏 （3）工作空间窗口
（4）命令窗口 （5）历史命令窗口 （6）开始按钮
菜单 工具栏
工作空 间窗口
命令 窗口
历史 命令 窗口 开始按钮
2、进入Simulink 在命令窗口输入 “Simulink”，或 单击工具栏中 的 图标，打开 Simulink模块库浏 览器。 图中左边为模块 库和工具栏，右边 是子模块库
（二）Simulink的模块库
通用模块
连续模块 非连续模块 离散模块 接收模块
输入信号源
数学运算 端口与子系统
1.输入信号源模 块库(Sources)
主要有： Constant（常数） Step（阶跃信号） Ramp（线性信号） Sine Wave（正弦信号） Signal Generator（信 号发生器） From File（文件获取） From Workspace（矩阵 读数据） Clock（仿真时钟） In（输入模块）
4、信号线的操作
（1） 模块间连线 （2）信号线的分支和折曲 （3） 信号线文本注释(label) （4） 在信号线中插入模块
单位速度输入 设计无波纹系统的D(Z)。 a1=1.406
a2=-0.83 b=0.594
大林算法——精选推荐
⼤林算法
实验六⼤林算法
⼀、实验⽬的
1．掌握⼤林算法的特点及适⽤范围。
2．了解⼤林算法中时间常数T对系统的影响。
⼆、实验仪器
1．EL-AT-III型计算机控制系统实验箱⼀台
2．PC计算机⼀台
三、实验内容
1．实验被控对象的构成：
（1）惯性环节的仿真电路及传递函数
G(S)=-2/(T1+1)
T1=0.2 （2）纯延时环节的构成与传递函数
G(s)=e-Nτ
τ=采样周期 N为正整数的纯
延时个数
由于纯延时环节不易⽤电路实现，
在软件中由计算机实现。图6－1 被控对象电路图（3）被控对象的开环传函为：
G(S)=-2e-Nτ/(T1+1)
2．⼤林算法的闭环传递函数：
Go(s)=e-Nτ/(Ts+1) T=⼤林时间常数
3．⼤林算法的数字控制器：
D(Z)=(1-eτ/T)(1-e-τ/T1Z-1)/[k(1-e-τ/T1)[1-e-τ/TZ-1-(1-e-τ/T)Z-N-1] ]
设k1=e-τ/T K2=e-τ/T1 T1=0.2 T=⼤林常数 K=2
(K-Kk2)Uk=(1-k1)ek-(1-k1)k2ek-1+(k-kk2)k1Uk-1+(k-kk2)(1-k1)Uk-N-1
四、实验步骤
1．启动计算机，双击桌⾯“计算机控制实验”快捷⽅式，运⾏软件。
2．测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进⾏实验。
3．量对象的模拟电路(图6-1)。电路的输⼊U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输⼊。检查⽆误后接通电源。
4．在实验项⽬的下拉列表中选择实验六[六、⼤林算法], ⿏标单击按钮，弹出实
大林算法实验报告
实验4 大林算法工业设计和调试
实验目的：
1.认识和理解大林控制算法控制大时延系统的机理和效果。
2掌握实际控制系统的大林控制算法的设计、实现和调试方法及技术。实验内容：
1.测试系统开环阶跃响应求得被控对象的近似传递函数。
2.对被控对象近似传递函数进行等效离散化。
3.基于被控对象等效离散化模型设计大林控制算法，编写出实现程
序，将其嵌入到实验软件中。
4.将设计的大林算法投入运行，并经过调试获得预期控制性能。
5.记下大林控制算法的控制效果。
实验原理及说明：
大林算法是针对工业生产过程中含有纯滞后的被控对象所研究的控制算法，即在调节时间允许的情况下，要求系统没有超调量或只有在允许范围中的很小的超调量。大林算法的设计目标是设计一个数字调节器，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节的串联，并期望整个闭环系统的纯滞后时间和被控对象的滞后时间相同，并且，纯滞后时间与采样周期是整数倍关系。
实验中采样周期为1秒，k=0.15，t=22秒，t1=55秒。
.大林算法中涉及的被调对象的参数：
对象是一阶惯性滞后环节，
<1>对象的放大倍数Kp：Kp=△PV/△OP 阶跃比，这是开环的静态参数，与PID的放大倍数K不是一回事；
<2>对象的时间常数T：干扰阶跃引起PV变化，从变化起到稳定值约2/3处的时间值,不包括滞后时间;
<3>滞后时间T2：干扰阶跃开始到PV开始变化这一段滞后时间，包括：纯滞后时间及容量过渡滞后时间;
2. 整个系统的闭环传递函数相当于是一阶惯性环节, 这是大林算法的期望环节：
大林算法控制器设计
采样周期T＝，试用达林算法设计数字控制器D(z)。写出设计过程，对比输出与给定的效果波形，并显示控制器输出波形。
解：广义对象的脉冲传递函数：
根据达林算法，构成的惯性环节与滞后时间的纯滞后环节串联而成的理想闭环系统。
它所对应的理想闭环脉冲传递函数：
所求数字控制器为：
在中可以看到有一个零点靠近，所以如果不对达林算法进行修正必会产生振铃现象，令因子中的即
修正后的数字控制器为：
仿真图如下：
３．已知某过程对象的传递函数为：
期望的闭环系统时间常数 ,采样周期。试用大林算法设计数字控制器；
解：被控对象为一阶惯性环节，则广义对象脉冲传递函数，闭环系统脉冲函数和数字调节器脉冲传递函数分别如下：
根据已知可得:
所以：
仿真图如下：
大林算法控制器设计
(6)
D( z )
( z ) G( z )[1 ( z )]
(7)
由(3),(6),(7)式得本系统控制器传递函数为：
D( z )
代入各项参数
(1 eT /T )(1 eT /T 1 z 1 )(1 eT /T 2 z 1 ) K (C1 C 2 z 1 )[1 eT /T z 1 (1 eT /T ) z N 1 ]
1 (T 1eT /T 2 T 2eT /T 1 ) T 2 T1
(4)
C2 e
1 1 ) T1 T 2
(5)
校正后系统闭环脉冲传函为：
1 eTs 1 (1 eT /Tm ) z N 1 ( z ) Z e s 1 eT /Tm z 1 s 1 Tm s
sbit sbit sbit sbit sbit
CS = P1^4; AD_In = P1^3; SPI_CLK = P1^1; SPI_DATA = P1^0; CS_DA = P1^2;
//TLC549 片选信号 //TLC549 输入端 //TLC5615 时钟信号 //TLC5615 数据信号 //TLC5615 片选信号
int Count = 0; //时间计数变量 int ek=0,ek1=0,ek2=0; //采样变量。 ek 为 E(k),ek1 为 e(k-1),ek2 为 e(k-2)。 int uk_out=0,uk[26]={0};//控制器输出变量。uk[i]表示 u[k-i] /******************************************************************** * 名称 : Delay() * 功能 : 延时,延时时间为 1ms * del * 输入 : del * 输出 : 无 ********************************************************************* **/ void Delay(uint del) { uchar i, j; for(i=0; i<del; i++) for(j=0; j<=148; j++); } /******************************************************************** * 名称 : AD_Change(void) * 功能 : TLC549 驱动程序，模拟 SPI 模式从 AD 芯片中读出 8 位数据 * 输入 : 无 * 输出 : temp （电压值） ********************************************************************* **/ uchar AD_Change(void) { uchar i,temp = 0; AD_In = 0; _nop_(); _nop_(); CS = 0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); if(AD_Out == 1) temp += 1; for(i=0; i<8; i++)
大林算法
1. 设()()
2o 1s
e G s s s -=+，T ＝1s ，试用大林算法设计单位阶跃输入时数字控制器()D z 。设等效闭环系统的时间
常数T0=2s 。设计的大林数字控制器存在振铃现象吗？如何消除？ 解：
包括采样保持器在内的广义对象的脉冲传递函数为
()()()()
13
110.36810.718110.368z z G z z z ----+=
--
现在构成T0=2s 的一阶闭环系统，纯滞后也为2s 。
()2220.521210.5
s s s
e e e s s s s ---Φ===+++
()210.50.5s s e e z Z s s --⎡⎤-Φ=⎢⎥+⎣⎦＝3
1
0.39310.607z z ---
()()()()1z D z G z z Φ=
-Φ⎡⎤⎣⎦
＝
()()()()
113
1
1
3
1.068110.36810.78110.6070.393z z z z z
z
--------+--
存在振铃现象，将D(z)中的因子1+0.718z -1改为1+0.718即可。修改后的D(z)为:
()()()113
13
0.622110.36810.6070.393z z z D z z z -------=
--
2. 已知被控对象的传递函数为
()21
41s o G s e s -=
+
试求达林算法数字控制器，使系统的闭环系统的传递函数为
()21
21
s s e s -Φ=
+
设采样周期T ＝1 s 。
解：
N ＝τ/T = 2/1 = 2。
()()2111
41sT sT s o e e G z Z G s Z e s s s ---⎡⎤⎡⎤--=⋅=⋅⎢⎥⎢⎥+⎣⎦⎣⎦
大林算法实验
实验一：大林算法控制器设计与仿真
一、实验目的
1、学会安装MATLAB 及基本使用方法。
1、掌握大林控制算法的基本概念和实现方法；
2、掌握在MA TLAB 下大林算法控制器的调试方法；
3、观察大林控制算法控制器的控制效果；
4、比较大林控制算法和常规PID 的控制效果。
5、选做：比较大林算法与SMITH 预估补偿控制器的控制效果。
二、实验属性
设计、验证性实验
三、 实验内容
1、对象为一阶惯性加纯滞后系统，其开环传递函数为：
1
4.0)(76.0+=-S e S G S
采样时间为0.5S ，大林算法的期望闭环响应设计为1
)(76.0+=Φ-S e S S
α。α为控制系数，大林控制算法的MATLAB 程序如后所附。
四、实验要求
1、实验中：在MATLAB 下输入程序，设置控制系数α＝0.5，检验控制效果，调整系数α的值（0.1至1之间），比较控制效果，找出并记录最佳控制时的α值及控制结果；
2、完成实验报告。
附录 大林控制算法的MATLAB 程序
% Delay Control with Dalin Algorithm
clear all;
close all;
ts=0.5;
%Plant
sys1=tf([1],[0.4,1],'inputdelay',0.76);
dsys1=c2d(sys1,ts,'zoh');
[num1,den1]=tfdata(dsys1,'v');
% Ideal closed loop
sys2=tf([1],[0.15,1],'inputdelay',0.76);
dsys2=c2d(sys2,ts,'zoh');
第6章大林算法
l
2时D1 (z)
(1 e T / T1 z 1 )(1 e T / TH ) K (1 e T / T1 )(1 z 1 )(3 2e T / TH )
说明：
D(z)修改后，会影响H(z)，要检验； Gd(z)含单位圆外零点时，D(z)不稳定，解决办
振铃及其抑制
按 大 林 算 法 设 计 的 系 统，D( z )的 输 出U ( z )可 能 出 现 以 2T为周期的振荡，称为振铃现象（ringins）。
分析其产生原因，是因为D( z )的极点中可能存在能产 生振荡的极点。
修改算法抑制振铃现象。令修改后的D( z )与原D( z )对于 单位阶跃输入具有相同的稳态输出。
则 有 D(z)Gd 0 (z)z l 1 D(z)Gd 0 (z)z l
D0 (z)Gd 0 (z) z l 1 D0 (z)Gd 0 (z)
D(z)
D0 (z)
1 (1 z l )D0 (z)Gd 0 (z)
即 为 史 密 斯 预 报 器 的Z传 函 。
D0 (z) (1 z l )Gd 0 (z)
K (1 e T / T1 )(1 z 1 )[1 (1 e T / TH )(z 1 z 2 z l )]
分 母A(z) [1 (1 e T / TH )(z 1 z 2 z l )]可 能 带 来 振 荡 。
实验二 大林算法实验报告
实验二 大林算法实验
1. 实验目的
（1）理解大林算法的基本原理。
（2）掌握大林算法的设计过程。
2. 实验仪器
（1） MATLAB 6.5软件 一套
（2） 个人PC 机 一台
3. 实验原理
在许多控制系统中，特别是过程控制系统中，由于物料能量的传递或能量物质的转换，使系统小的被控制量往往具有纯滞后特性，由自动控制理论可知，滞后特性的存在对自动控制系统是极其不利的，它使系统中控制决策的适应性降低甚至失效，造成控制系统的稳定性下降或者根本不能稳定。
在工业生产中，大多数过程对象含有较大的纯滞后特性。被控对象的纯滞后时间τ使系统的稳定性降低，动态性能变坏，易引起超调和持续振荡。对象的纯滞后特性给控制器的设计带来困难。一般地，当对象的纯滞后时间τ与对象的惯性时间常数m T 之比超过0.5时，采用常规的PID 控制很难获得良好的控制性能。因此，具有纯滞后特性的对象属于比较难以控制的一类对象，对其控制需采用特殊处理方法，即用大林算法可解决此问题。
大林算法要求在选择闭环Z 传递函数W(Z)时，采用相当于连续一阶惯性环节的W(Z)来代替最少拍多项式，如果对象有纯滞后，则W(Z)应包含有同样的纯滞后环节（闭环控制系统的纯滞后时间等于被控对象的纯滞后时间）。带有纯滞后的控制系统如图1所示： ZOH D(Z)r (t)e (t)u (k)
y (t)
G 0(S)G(Z)
e (k)
E(Z)U(Z)Y(Z)
图1 带有纯滞后的控制系统
被控对象传递函数为：s e S S G 76.001
4.01)(-+= 目标传递函数为：s T s e s W s
大林算法控制系统设计
大林算法控制系统设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告
题目：大林算法控制系统设计
课程：计算机控制技术课程设计
专业：电气工程及其自动化
班级：
姓名：
学号：
第一部分
任
务
书
《计算机控制技术》课程设计任务书
一、课题名称
大林算法控制系统设计
二、课程设计目的
课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。
三、课程设计内容
设计以89C51单片机和ADC、DAC等电路、由运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。
1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用TLC7528和运放等）；由运放实现的被控对象。
2. 控制算法：大林控制算法。
3. 软件设计：主程序、中断程序、A/D转换程序、滤波程序、大林算法控制程序、D/A输出程序等。
大林算法控制系统设计(一)
大林算法控制系统设计(一)
大林算法是现代控制科学的一种重要方法之一，它在多元系统的控制
中具有广泛的应用。因此，在控制系统设计中，大林算法是一个必须
要掌握的重要知识点。本文将探讨大林算法在控制系统设计中的应用。
一、什么是大林算法
大林算法又称LMI算法（Lowest Matrix Iteration Algorithm，最小
矩阵迭代算法），它是一种用于解决线性矩阵不等式的数学方法。在
控制系统中，大林算法可以用来解决各种鲁棒性问题，例如稳定性分析、稳定控制器设计、误差估计、鲁棒控制器设计等。
二、大林算法在控制系统设计中的应用
大林算法在控制系统设计中的应用十分广泛，下面介绍其中三个应用
场景。
1.鲁棒性分析
在控制系统中，大林算法可以用来分析系统的鲁棒性。通过大林算法，可以计算出矩阵的奇异值，并根据奇异值的大小来判断系统是否稳定。同时，大林算法还能计算出系统稳定边界的值，以及系统鲁棒性的上限，从而帮助设计者更好地了解系统的鲁棒性特性。
2.稳定控制器设计
大林算法在稳定控制器设计中的作用主要体现在控制器的参数选择方面。通过大林算法，可以得到最优的控制器参数，从而保证系统的稳
定性和控制精度。此外，大林算法还能用于分析控制器稳定性的变化情况，从而帮助控制系统维持良好的稳态性能。
3.鲁棒控制器设计
鲁棒控制器是一种能够适应不确定性环境的控制器。大林算法在鲁棒控制器设计中的应用主要体现在控制器的参数选择方面。通过大林算法，可以根据输入和输出的矩阵信息来计算出控制器的参数，并得到最优的鲁棒性能，从而保证了控制系统在面对各种不确定性时具有良好的鲁棒性能。
大林算法控制系统设计(1)
大林算法控制系统设计(1)
大林算法控制系统设计
随着科学技术的不断进步，控制系统的应用范围日益扩大，大林算法控制系统因其独特的优势，在工业生产领域得到广泛应用。本文将从以下几个方面，对大林算法控制系统进行介绍和分析。
1.大林算法控制系统的原理与特点
大林算法是一种基于神经网络的自适应控制算法，其核心思想是通过训练神经网络，不断修正和优化神经网络的权值和阈值，从而实现控制系统的自适应和优化控制。
大林算法控制系统具有以下几个特点：
（1）适应性强：大林算法控制系统具有良好的自适应能力，能够根据控制对象的变化，自动调整控制策略，实现更加精确的控制效果。
（2）模型简单：大林算法控制系统不需要对控制对象建立精确的数学模型，只需要进行系统辨识，即可建立相应的神经网络模型，大大降低了系统设计的难度。
（3）实时性好：大林算法控制系统具有较快的响应速度和较高的计算精度，可以满足很多实时性要求较高的工业应用场合。
2.大林算法控制系统的设计流程
大林算法控制系统的设计流程包括系统辨识、控制器设计、仿真验证
等几个重要步骤。其中，系统辨识是大林算法控制系统设计的关键环节，其目的是通过对控制对象的实验数据进行分析，建立相应的神经
网络模型。控制器设计是利用建立的神经网络模型，设计相应的控制
算法，实现对控制对象的精确控制。仿真验证则是在计算机模拟平台上，对设计好的控制系统进行模拟仿真，验证其性能和可行性。
3.大林算法控制系统的应用案例
大林算法控制系统在工业生产中的应用领域非常广泛，例如在空调系统、电机控制系统、水泵控制系统等方面均有广泛应用。
大林算法设计原理
大林算法设计原理
Dijkstra's algorithm is a popular algorithm used in computer science for finding the shortest path between nodes in a graph. This algorithm was developed by Dutch computer scientist Edsger W. Dijkstra in 1956. 大林算法是计算机科学中常用的算法之一，用于在图中找到节点之间的最短路径。这个算法是由荷兰计算机科学家埃德斯格·W·大林在1956年开发的。
The basic idea behind Dijkstra's algorithm is to start at a specific node and systematically explore all possible paths until the shortest path to the destination node is found. This is done by maintaining a list of nodes to be visited and continuously updating the shortest distance from the starting node to each node. 大林算法背后的基本思想是从一个特定节点开始，系统地探索所有可能的路径，直到找到到目标节点的最短路径。这是通过保持一个要访问的节点列表，并持续更新从起始节点到每个节点的最短距离来实现的。
Dahlin算法控制设计
《计算机控制》课程设计报告
题目: Dahlin算法控制设计
姓名: 王明华
学号: 120730103
2016年1月4日
《计算机控制》课程设计任务书
指导教师签字：系（教研室）主任签字：
2015年12 月28 日
1. 设计题目名称
29、Dahlin 算法控制设计
被控对象为)
120)(1(4)(G 12p ++=-s s e s s
，T=1s, 8=τT , 采用Dahlin 算法设计消除振铃的
数字控制器。
2. 课程设计的目的
课程设计是一门将课堂知识应用到软硬件设计中的课程，是大学课程里不可或缺的，学习和利用好这门课程是很有必要的。
《计算机控制系统》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制系统的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。
3. 课程设计的实验条件
（1）软件：MA TLAB 、keil 、proteus （2）硬件：计算机、单片机
4. 课程设计的原理
许多实际工程中（如化工及热工过程）经常遇到一些纯滞后调节系统，往往滞后时间
比较长。对于这样的系统，人们较为感兴趣的是要求系统没有超调量或者超调量很小，超调成为主要的设计目标。尤其是具有滞后的控制系统，用一般的随动系统设计方法是不行的，而且往往PID 算法的效果也欠佳。因此，在含有滞后的温度控制中引入大林算法，对解决滞后问题具有很好的效果。以下是大林算法的简单介绍和应用到题目的解题思路。
大林算法控制系统设计完整版
大林算法控制系统设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告
题目：大林算法控制系统设计
课程：计算机控制技术课程设计
专业：电气工程及其自动化
班级：
姓名：
学号：
第一部分
任
务
书
《计算机控制技术》课程设计任务书
一、课题名称
大林算法控制系统设计
二、课程设计目的
课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。
三、课程设计内容
设计以89C51单片机和ADC、DAC等电路、由运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。
1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路（用ADC0809等）和模出电路（用TLC7528和运放等）；由运放实现的被控对象。
2. 控制算法：大林控制算法。
3. 软件设计：主程序、中断程序、A/D转换程序、滤波程序、大林算法控制程序、D/A输出程序等。
大林算法控制器设计
采样周期T＝，试用达林算法设计数字控制器D(z)。写出设计过程，对比输出与给定的效果波形，并显示控制器输出波形。
解：广义对象的脉冲传递函数：
根据达林算法，构成的惯性环节与滞后时间的纯滞后环节串联而成的理想闭环系统。
它所对应的理想闭环脉冲传递函数：
所求数字控制器为：
在中可以看到有一个零点靠近，所以如果不对达林算法进行修正必会产生振铃现象，令因子
中的即
修正后的数字控制器为：
仿真图如下：
３．已知某过程对象的传递函数为：
期望的闭环系统时间常数 ,采样周期。试用大林算法设计数字控制器；
解：被控对象为一阶惯性环节，则广义对象脉冲传递函数，闭环系统脉冲函数和数字调节器脉冲传递函数分别如下：
根据已知可得:
所以：
仿真图如下：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要
在控制系统应用中，纯滞后环节往往是影响系统动态特性的不利因素。工业过程中如钢铁，热工和化工过程中往往会有纯滞后环节。对这类系统，控制器如果设计不当，常常会引起系统的超调和持续振荡。由于纯延迟的存在，使被控量对干扰、控制信号不能即时的反映。即使调节机构接受控制信号后立即动作，也要经过纯延时间t后才到达被控量，使得系统产生较大的超调量和较长的调节时间。当t>=0.5T（T为对象的时间常数）时，实践证明用PID控制很难获得良好的控制品质。对这类具有纯滞后环节系统的控制要求，快速性往往是次要的，通常要求系统稳定，要求系统的超调量要小，而调整时间允许在较多的采样周期内结束。
这样的一种大时间滞后系统采用PID控制或采用最少拍控制，控制效果往往不好。本课程设计介绍能满足上述要求的一种直接数字控制器设计方法——大林（Dahlin)算法。
关键字：纯滞后、大林（Dahlin)算法
目录
0引言 (1)
1被控对象模拟与计算机闭环控制系统的构成 (2)
1.1被控对象 (2)
2大林算法 (3)
2.1一阶被控对象的达林算法 (3)
3振铃现象和消除方法 (4)
3.1振铃现象的产生 (4)
3.1.1振铃现象的分析 (4)
3.2振铃幅度RA (6)
3.3振铃现象的消除 (6)
3.4Simulink 仿真 (7)
4一种改进的消除振铃现象的方法 (9)
5总结 (10)
参考文献 (11)
0引言
大林算法是由美国IBM公司的大林(Dahllin)于1968年针对工业生产过程中含纯滞后的控制对象的控制算法。该算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器，使整个系统的闭环传递函数为带有原纯滞后时间的一阶惯性环节。大林算法是运用于自动控制领域中的一种算法，是一种先设计好闭环系统的响应再反过来综合调节器的方法。设计的数字控制器（算法）使闭环系统的特性为具有时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同。此算法具有消除余差、对纯滞后有补偿作用等特点。
1被控对象模拟与计算机闭环控制系统的构成
1.1被控对象
被控对象存在存时间滞后，则对其控制难度往往较大。如果在这种情况下，对系统要求的是无超调量或超调量较小，并允许有较长的调节时间，则大林算法控制效果往往比PID 等控制算法具有更好的效果。此时，具有滞后特性的被控对象可以用带有纯滞后环节s e θ-的一阶或二阶惯性环节来近似，被控对象如下图1-1所示。
图1-1
由上图可得，实验系统被控对象的传递函数为：
011()11
s s
Ke K G s e T s T s θθ--==⋅++ （1-1） 上式中，滞后环节s e θ-由上位机软件模拟，θ为滞后时间，这里取nT θ=，T 为采样周期。
对象传递函数的其余部分可以用图1-1所示电路来模拟，计算机控制系统的方框图如图1-2所示，这里K=3 ,T1=0.6 ,N=1,T=0.5S,T 0=0.25S
图1-2控制系统的方框图
In Om 图8.1
++R 0R 1-C 1R ++-R e (k)
e (t)r (t)D(z)T 1s+1图8.2
Z.0.H k
e -nTs y(t)
2大林算法
2.1一阶被控对象的达林算法
达林算法的设计思想：设计一个合适的数字控制器，使整个闭环系统相当于一个延迟环节和一个一阶惯性环节相串联。并期望整个闭环系统的纯滞后时间与被控对象的纯滞后时间相同。
根据被控对象的S 传递函数式（1－1），大林算法选定
0()1s
e s T s θφ-=+ nT θ=
（2－1） 0T 按控制要求选择。作为闭环控制的综合目标，与()s φ相对应的 00/1
/11(1)()[()]1T T Ts n T T e e z z Z s s e z φφ--------=⋅=-
（2－2） 而包含零阶保持器被控对象的S 传递函数为
0111()()1
Ts Ts s
e e Ke G s G s s s T s θ-----=⋅=⋅+
（2－3） 离散化后得到11/1
/1(1)()[()]1T T n T T K e z G z Z G s e z ------==-
（2－4） 于是可以得到大林算法控制器的Z 传递函数
01001//1///11(1)(1)
()(1)[1(1)]T T T T T T T T T T n e e z D z K e e z e z -----------=----
（2－5） 由此得到大林算法
0000111///////()(1)(1)(1)
(1)(1)
()(1)(1)(1)T T T T T T T T T T T T T T u k e u k e u k n e e e e k e k K e K e -------=-+-----+⋅----
（2－6）
3振铃现象和消除方法
3.1振铃现象的产生
所谓振铃（Ringing ）现象，是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大幅度衰减的震荡。这与最少拍有纹波系统中的纹波是不一样的。纹波是由于控制器输出一直是震荡的，影响到系统的输出一直由纹波。而振铃现象中的震荡是衰减的。由于被控对象中的惯性环节的低通特性，使得这种震荡对系统的输出几乎无任何影响。但是振铃现象却会增加执行机构的磨损，在有交互作用的多参数控制系统中，振铃现象还是会影响到系统的稳定性的。
3.1.1振铃现象的分析
系统的输出Y (z )为：
（3-1）
上式表示了数字控制器的输出与系统输入信号之间的关系，是分析振铃现象的基础。 对于单位阶跃输入函数1
-z z =R(z)，含有z=1的极点；如果)(z K u 在z 平面的负实轴上有极点，即被控对象)(0z G 含有负实轴上的零点，且与z=-1点相近，则数字控制器的输出序列u(k)中将含有这两种幅值相近的瞬态项，而且这两个瞬态项的符号在不同时刻是不同的。当两瞬态项符号相同时，数字控制器的控制作用加强；符号相反时，控制作用减弱，从而造成数字控制器的输出序列u(k)的幅值以2T 为周期大幅度波动，这便是振铃现象。如图3-1所示。
)
()()(z R z z U u Φ=故：)()()()()(z K z G z z R z U u =Φ=∴