大林控制器设计与仿真要求
计控实验3 大林算法
T
2、用MATLAB和Simulink仿真并检查输出结果是否符 合控制系统设计要求。
二、实验内容 2 S e 1、已知被控对象的传递函数 G ( s) s( s 1) ，若采样期 T=1s,用大林算法设计数字控制器D(Z)，并用MATLAB 检验系统的性能。
HG(Z)
r(t) T R(Z) E(Z) × ○ D(Z) T H0(S) G(S)
实验三：大林算法
一、实验目的：
1、对应纯滞后的被控对象，应采用大林算法。 （1）大林算法的设计准则：对于一阶或二阶滞后系 统，设计数字控制器D(z)，使整个闭环系统的滞后与 被控对象的滞后相同，消除滞后环节对系统稳定性的 s Ke 影响。 G( s ) 1 T 1s 一阶滞后系统可表示为： e s Gc (s) 1 THS 闭环系统的传递函数：
（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）
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）历史命令窗口口
命令 窗口
历史 命令 窗口 开始按钮
大林控制算法及其软件实现
本文由昭君在意贡献 ｄｏｃ１。
大林（Ｄａｈｌｉｎ） ３．４ 大林（Ｄａｈｌｉｎ）算法 前面介绍的最少拍无纹波系统的数字控制器的设计方法只适合 于某些随动系统， 对系统输出的超调量有严格限制的控制系统它并不 理想。
在一些实际工程中 在一些实际工程中，经常遇到纯滞后调节系统，它们的滞后时 它们的滞后时 间比较长。
对于这样的系统 往往允许系统存在适当的超调量，以尽 对于这样的系统，往往允许系统存在适当的超调量 可能地缩短调节时间。
可能地缩短调节时间 人们更感兴趣的是要求系统没有超调量或只有 很小超调量， 而调节时间则允许在较多的采样周期内结束。
而调节时间则允许在较多的采样周期内结束 也就是说， 超调是主要设计指标。
对于这样的系统，用一般的随动系统设计方法 超调是主要设计指标 用一般的随动系统设计方法 是不行的，用 ＰＩＤ 算法效果也欠佳 算法效果也欠佳。
针对这一要求， ，ＩＢＭ 公司的大林（Ｄａｈｌｉｎ）在 １９６８ 年提出了一种 针对工业生产过程中含有纯滞后对象的控制算法。
针对工业生产过程中含有纯滞后对象的控制算法 其目标就是使整个 闭环系统的传递函数 相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节 相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节。
该算 法具有良好的控制效果。
法具有良好的控制效果 Ｄ（ｚ）的基本形式 ３．４．１ 大林算法中 Ｄ（ｚ）的基本形式 设被控对象为带有纯滞后的一阶惯性环节或二阶惯性环节， 设被控对象为带有纯滞后的一阶惯性环节或二阶惯性环节 其传 递函数分别为： （３－４－１） （３－４－２） 其中 为被控对象的时间常数， 为被控对象的时间常数 为被控对象的纯延迟时 间，为了简化，设其为采样周期的整数倍 设其为采样周期的整数倍，即 Ｎ 为正整数 为正整数。
由于大林算法的设计目标是使整个闭环系统的传递函数相当于 一个带有纯滞后的一阶惯性环节，即 一个带有纯滞后的一阶惯性环节 ，其中 其中 由于一般控制对象均与一个零阶保持器相串联， 由于一般控制对象均与一个零阶保持器相串联 所以相应的整个 闭环系统的脉冲传递函数是 （３－４－３） ） 于是数字控制器的脉冲传递函数为 （３－４－４） （ Ｄ（ｚ）可由计算机程序实现 可由计算机程序实现。
17大林算法控制器的设计——【东北大学 计算机控制系统】
Wd
(
z
)
Z
1
eTs s
Ke NTs T1s 1
K
(1 eT /T1 )z(N 1) 1 eT /T1 z1
得到控制器传递函数为：
D(z)
(1 eT /T1 z1)(1 eT /T0 ) K (1 eT /T1 )[1 eT /T0 z1 (1 eT /T0 )z(N 1) ]
大林算法设计原理
思考：给定的闭环系统传递函数WB(s)的增益为何为1？
整个系统的闭环脉冲传递函数为：
大林算法设计原理
WB (z)
Y (z) R(z)
Z
1 eTs
s
eNTs T0s 1
z(N 1) (1 eT /T0 1 eT /T0 z1
)
为什么加零阶保持器？
原因： （1）加入零阶保持器：保证离散前后的阶跃 响应相等 （2）不加零阶保持器：保证离散前后的脉冲 响应相等
效果：消除了振铃现象 出现了超调，过渡过程时间变长
·教学单元四结束·
本节内容结束
W (s) K es , NT
T1s 1
W (s)
K
e s , NT
(T1s 1)(T2s 1)
大林算法设计原理
大林算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器，使整个闭环系统的 传递函数相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节，即：
滞后与被控对象相同
WB
(s)
e s 和T2中最小的还要小。
大林算法设计原理
解：系统广义被控对象传递函数为
Wd
(s)
1
e sT s
W
(s)
(1 e0.5s )es s(s 1)
大林算法设计原理
大林算法控制器设计
1
0.5
0
-0.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
图 3.有振铃情况下控制器输出和系统输出
u 0.2
0.15
0.1
0.05
0
-0.05
-0.1 1.5
1
0.5
0
-0.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
图 4.消除振铃后控制器输出和系统输出 （3）仿真结果分析： 直接计算得到的控制器后，系统输出稳定，没有超调。但是控制器输出有大 幅度的振铃现象。如图 3 所示。消除振铃后，系统输出依然稳定，控制器输出也 没有了振铃现象，如图 4 所示。效果比较好。
R E
D(Z)
ZOH
20 e12 s ( s 0.2)(10s 1)
C
图 1.采样控制系统原理图
D(z)系统的设计核心，它实际上是由计算机实现，它的输入输出均是时间上 离散的数字信号信号。在实际运用中要经过 A/D，D/A 的转换，利用数字控制起 来控制被控对象，打到期望的性能指标。
六．Dahlin 控制器设计
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
三．提供的实验条件
（1）软件：Matlab, Altium Designer，KEIL （2）仪器和设备：计算机、单片机
计算机控制09.大林控制算法
常用控制算法>>大林控制算法
大林控制算法控制器D(z)的基本形式 的基本形式 大林控制算法控制器
Simulink仿真结构图为 仿真结构图为
Scope2 1-0.779z-1 1-0.607z-1 +-0.393z-3 controller
Scope1 1 4s+1 Zero-Order Hold Transfer Fcn Transport Delay Scope
其与零阶保持器相串联的的脉冲传递函数为： 其与零阶保持器相串联的的脉冲传递函数为：
1 − e −Ts K (C1 + C2 z −1 ) z − N −1 Ke − NTs G( z) = Z ⋅ = s (1 + T1s )(1 + T2 s ) (1 − e −T T1 z −1 )(1 − e −T T2 z −1 ) 1 C1 = 1 + (T1e−T / T1 − T2e−T / T2 ) T2 − T1 1 1 −T + C = e T1 T2 + 1 (T e −T / T2 − T e −T / T1 ) 1 2 2 T2 − T1
0.1493z−2(1+0.733z−1) G(z) = 1−0.7413z−1
选取φ(z)，时间常数为 τ=2s，纯滞后时间为 时间常数为T 纯滞后时间为τ=1s。则N=1，于是 选取 时间常数为 纯滞后时间为 。 于是
−1/ 2 (1−e−T/Tτ )z−1 )z−1 0.3935z−2 −1 (1−e ⋅ =z ⋅ = −T /T -1 −1/2 -1 τ 1−e z 1−e z 1−0.6065z−1
实验六、大林算法控制仿真实验
如图延时一派由采样保持器滞后一拍输入模拟量实现。
四、D（Z）设计
已知： ，T=0.2S , R(t)=0.25(t)；
大林设计目标定位： ， 。五、SIMULI NhomakorabeaK仿真结构图
阶跃输入：
斜坡输入：
六、仿真实验记录
输入函数
R、C、 波形记录
阶
跃
输
入
斜
坡
输
入
大林算法大林寺桃花大林和小林大林寺大林寺桃花白居易田大林大林理惠李大林我爱斯大林大林和小林读后感
实验六、大林算法控制仿真实验
电器0801 0701080109 柏塔.居尼斯汗
一、实验目的与要求
1、掌握大林算法的D（Z）设计。
2、掌握SIMULINK的仿真方法。
二、仿真软硬件环境
PC机，MATLAB5.3
极点配置法大林控制器matlab实现与仿真
一.设零点z1和极点p2为可相消零极点：1.仿真程序结构：初始化行相量Y ,U ,E 用来存放输出信号，控制信号与误差信号；Y，U,初始值为0，E初始值为1；for i =n1:n2由Y与U过去的值递推出Y（i）；由Y（i）递推出E（i）；由U过去值与E现在与过去值递推出U（i）；end输出U，E阶梯式的变化曲线与Y的变化曲线；2.MATLAB程序：clc;Sp=1;n1=5;n2=180;Y=zeros(1,200);U=zeros(1,200);E=zeros(1,200);for i =n1:n2Y(i)=1.905*Y(i-1)-0.905*Y(i-2)+0.048*U(i-1)+0.048*0.967*U(i-2); E(i)=Sp-Y(i);U(i)=12.125*E(i)-12.125*0.905*E(i-1)-0.599*U(i-1)+0.368*0.967*U(i -2);endstairs(U(1:n2),'r');hold on;plot(Y(1:n2),'g');hold on;stairs(E(1:n2),'b');grid;axis([0 n2 -12.0 12.0]);3.仿真结果：4.结果分析：被控量超调量为18.5%，调节时间为11s，无稳态误差；误差量做衰减震荡，11s左右趋于零；控制量一直在做正负交替的指数衰减震荡，180s后近似趋于0.二.设零点z1和极点p2以及p1均为不许相消零极点1.仿真程序结构：初始化行相量Y ,U ,E 用来存放输出信号，控制信号与误差信号；Y，U,初始值为0，E初始值为1；for i =n1:n2由Y与U过去的值递推出Y（i）；由Y（i）递推出E（i）；由U过去值与E现在与过去值递推出U（i）；end输出U，E阶梯式的变化曲线与Y的变化曲线；2.MATLAB程序：clc;Sp=1;n1=5;n2=20;Y=zeros(1,70);U=zeros(1,70);E=zeros(1,70);for i =n1:n2Y(i)=1.905*Y(i-1)-0.905*Y(i-2)+0.048*U(i-1)+0.048*0.967*U(i-2);E(i)=Sp-Y(i);U(i)=14.45*E(i)-14.45*0.5735*E(i-1)-0.4252*U(i-1);endstairs(U(1:n2),'r');hold on;plot(Y(1:n2),'g');hold on;stairs(E(1:n2),'b');grid;axis([0 n2 -0.6 3.0]);3.仿真结果：4.结果分析：被控量超调为51.2%，调节时间为16s，无稳态误差；误差量做正负交替的衰减震荡，16s趋于零；控制量也做正负交替的指数衰减震荡，但衰减很快，15s左右稳定在0上；。
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。
四、课程设计要求1. 模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V）。
2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。
3. 每个同学选择不同的被控对象：4. 对象的纯延迟环节seτ-用软件通过数组单元移位实现。
5. 定时中断间隔选取50ms，采样周期T要求既是采样中断间隔的整数倍，又满足(0.21)Tτ=-。
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。
以电机控制系统为例，大林算法控制系统可以根据电机的运行状态和负载情况，对电机的电流、电压等参数实时调节，从而实现对电机的精确控制。
通过系统辨识和控制器设计，可以得到适合于不同工作状态下的电机控制器，在控制精度和响应速度方面均有较好的性能表现。
4.小结本文从大林算法控制系统的原理和特点、设计流程、应用案例等几个方面进行了阐述，可以看出，大林算法作为一种具有自适应控制能力的算法，在工业生产领域具有广泛应用前景。
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。
三、总结总之，大林算法是现代控制系统设计中不可缺少的重要方法之一。
它可以用来分析系统的鲁棒性、设计稳定控制器和鲁棒控制器等。
在掌握了大林算法的基础知识后，设计者可以通过它来解决各种控制系统设计过程中的问题。
基于大林算法的炉温控制系统设计与仿真课程设计报告
摘要在许多实际工程中 , 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很少超调量, 超调成为主要的设计指标。
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 PID 算法效果往往也欠佳。
在温度控制技术领域中, 普遍采用控制算PID法。
但是在一些具有纯滞后环节的系统中, PID控制很难兼顾动、静两方面的性能, 而且多参数整定也很难实现最佳控制。
IBM公司的大林于1968年提出一种针对工业生产过程中含有纯滞后的控制对象的控制算法，即大林算法。
它具有良好的效果，采用大林算法的意义在于大林控制算法能在一些具有纯滞后环节的系统中兼顾动静两方面的性能，若采用大林算法, 可做到无或者小超调,无或小稳态误差，控制效果比较理想。
对工程实际应用具有很大的意义。
下面就PID设计和大林算法设计比较，发现二者的不同之处，然后用Matlab的GUI功能将两者制作成可简单操作的用户图形界面。
关键词：大林算法；PID控制；GUI界面；Matlab；目录第一章大林算法在炉温控制中的应用 (2)1.1大林算法简介 (2)1.2大林算法在炉温控制中的设计思路 (2)1.3大林算法实现炉温控制中的代码算法及波形图 (4)第二章 PID实现炉温控制的仿真 (6)2.1 PID的原理及介绍 (6)2.2 PID炉温控制算法程序设计 (7)第三章大林算法和PID实现炉温控制的SIMULINK仿真 (10)3.1 大林算法SIMULINK仿真结构图及波形 (10)3.2 PID的SIMULINK仿真 (10)3.3 大林算法和PID的比较 (11)第四章 GUI图形用户界面编程设计 (12)4.1 GUI简介 (12)4.2 GUI界面的建立 (12)4.2.1编写pushButton回调函数 (15)4.2.2仿真波形 (16)致谢 (17)参考文献 (18)第一章 大林算法在炉温控制中的应用1.1大林算法简介大林算法是由美国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。
大林控制课程设计
大林控制 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解大林控制的基本概念，掌握其原理和应用范围。
2. 学生能够掌握大林控制方法中关键参数的计算公式，并解释其物理意义。
3. 学生能够了解大林控制在工程实践中的典型应用案例。
技能目标：1. 学生能够运用大林控制原理，分析并解决简单的控制问题。
2. 学生能够运用计算公式，进行大林控制参数的初步设计和调整。
3. 学生能够通过实际案例分析，提高观察、分析和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动控制技术的兴趣，激发学习热情。
2. 学生通过大林控制的学习，认识到科学技术对国家经济发展的作用，增强社会责任感和使命感。
3. 学生在团队协作中，培养沟通、交流和合作能力，树立集体荣誉感。
课程性质：本课程为自动化控制专业基础课程，以理论与实践相结合的方式进行教学。
学生特点：学生为高二年级学生，已具备一定的物理和数学基础，对控制理论有一定了解。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，通过实例分析、课堂讨论等形式，激发学生兴趣，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
在教学过程中，注重分层教学，使不同水平的学生都能达到课程目标。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，引导他们形成正确的价值观。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 大林控制原理：介绍大林控制的基本概念、原理和特点，使学生理解大林控制的核心思想。
教学内容：课本第3章第1节“大林控制原理”。
2. 大林控制关键参数计算：讲解大林控制中关键参数的计算方法，使学生掌握参数调整的方法。
教学内容：课本第3章第2节“大林控制参数计算”。
3. 大林控制应用案例分析：分析大林控制在实际工程中的应用案例，提高学生分析问题、解决问题的能力。
教学内容：课本第3章第3节“大林控制应用案例分析”。
4. 大林控制实验：安排实验课，让学生亲自动手进行大林控制实验，巩固理论知识，提高实际操作能力。
教学内容：课本第3章第4节“大林控制实验”。
3.具有纯滞后系统的大林控制
实验三 具有纯滞后系统的大林控制一．实验目的通过混合仿真实验，学习并掌握用于具有纯滞后系统的大林控制算法的设计及其实现。
二．实验内容针对一个具有纯滞后的被控对象，设计并实现大林控制，并通过混合仿真实验观察振铃现象。
三．实验步骤1．设计并连接模拟具有一个惯性环节的被控对象的电路，利用C8051F060构成的数据处理系统完成计算机控制系统的模拟量输入、输出通道的设计和连接，利用上位机模拟被控对象的纯滞后。
利用上位机的虚拟仪器功能对此模拟被控对象的电路进行测试，根据测试结果调整电路参数，使它满足实验要求。
2．编制程序并运行，完成所设计的大林算法的控制计算，观察系统输出中的振铃现象。
3．对实验结果进行分析，并写出实验报告。
四．实验内容1．被控对象模拟与计算机闭环控制系统的构成 实验系统被控对象的传递函数为01()1s s Ke KG s T s θθ--=+上式中，滞后时间，这里取θT 为采样周期。
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--------=⋅=- （8－3）而包含零阶保持器被控对象的S 传递函数为0111()()1Ts Ts se e Ke G s G s s s T s θ-----=⋅=⋅+ 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------==- （8－4）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 -----------=---- （8－5）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 -------=-+-----+⋅---- （8－6）五．实验过程1．模拟电路如图8.1所示。
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：。
控制器的仿真模拟说明书
控制器的仿真模拟说明书1. 简介控制器是一种重要的设备，用于监控和支持各种系统的运行。
为了确保控制器的正常工作以及性能的优化，使用仿真模拟技术来评估控制器的设计和功能是至关重要的。
本说明书将详细介绍如何进行控制器的仿真模拟，以实现对控制器的准确评估和优化。
2. 仿真模拟软件的准备在进行控制器的仿真模拟前，我们需要准备一款专业的仿真软件。
推荐使用XXXX软件作为仿真模拟工具，该软件提供了强大的仿真功能、可视化操作界面以及丰富的结果分析工具。
3. 控制器仿真模型的建立在仿真模拟软件中，首先需要建立控制器的仿真模型。
根据实际的控制器设计和功能要求，结合相关的数学模型和控制算法，使用该软件提供的建模工具和函数库，建立控制器的仿真模型。
确保模型准确反映实际控制器的行为，并考虑可能的外界因素。
4. 输入信号的定义和设置控制器的仿真模拟需要输入一系列的信号以模拟实际的运行环境和操作情况。
根据控制器的设计要求和目标，定义合适的输入信号。
例如，可以设置不同的控制输入、干扰信号或故障情况，以观察控制器的响应和稳定性。
在仿真模拟软件中，通过设置参数和输入函数来定义输入信号。
5. 仿真实验的运行和结果分析完成控制器模型的建立和输入信号设置后，可以开始运行仿真实验，并对仿真结果进行分析。
在仿真模拟软件中，可以通过设置仿真时间、采样周期等参数来控制仿真实验的运行过程。
实验运行结束后，使用软件提供的结果分析工具，对仿真结果进行评估和优化。
分析结果包括控制器的输出响应曲线、误差曲线、稳定性指标等。
6. 仿真实验的优化和验证通过对仿真结果的分析，可以进行控制器的优化和验证。
针对性地调整控制器的参数、算法或输入信号，以改进其性能和稳定性。
根据优化后的控制器，重新运行仿真实验，并对结果进行验证。
如果仿真结果满足设计要求，则可以进入实际控制器的制造和部署阶段。
7. 结论控制器的仿真模拟是一项重要的工作，可以在设计阶段对控制器的性能进行评估和优化。
基于大林算法的炉温控制仿真
电气工程及自动化学院课程设计报告（控制基础实践）题目：基于大林算法的炉温控制仿真专业班级：自动化101班姓名：周强学号：33号指导老师：杨国亮2012年12月22日电阻炉在化工、冶金等行业应用广泛，因此温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。
其控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。
采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义。
常规的温度控制方法以设定温度为临界点，超出设定允许范围即进行温度调控：低于设定值就加热，反之就停止或降温。
这种方法实现简单、成本低，但控制效果不理想，控制温度精度不高、容易引起震荡，达到稳定点的时间也长，因此，只能用在精度要求不高的场合。
电加热炉是典型的工业过程控制对象，在我国应用广泛。
电加热炉的温度控制具有升温单向性，大惯性，大滞后，时变性等特点。
其升温、保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却。
当其温度一旦超调就无法用控制手段使其降温，因而很难用数学方法建立精确的模型和确定参数，应用传统的控制理论和方法难以达到理想的控制。
在温度控制技术领域中，普通采用PID控制算法。
但是在一些具有纯滞后环节的系统中，PID控制很难兼顾动、静两方面的性能，而且多参数整定也很难实现最佳控制。
若采用大林算法，可做到无或者小超调，无或小稳态误差。
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。
本设计主要采用大林算法来实现炉温控制，并与PID算法进行比较。
关键词：PID控制；大林算法；控制算法；MATLAB第一章系统方案 (1)1.1设计任务和要求 (1)1.2大林算法 (1)1.3 PID算法 (3)第二章设计流程 (5)2.1大林算法软件设计流程图 (5)2.2 PID算法程序设计流程图 (5)第三章设计过程及结果 (7)3.1 GUI界面设计 (7)3.1.1 GUI界面的建立 (7)3.1.2 制作GUI界面 (9)3.2 Simulink设计 (10)3.2.1 大林算法Simulink (10)3.2.2 PID控制算法Simulink (11)3.3 程序设计 (12)3.3.1 大林算法编程 (12)3.3.2 PID控制算法编程 (14)3.4 两种算法的比较 (16)第四章总结 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)1、大林算法程序 (20)2、PID控制器算法程序 (20)第一章 系统方案1.1设计任务和要求已知电阻炉对象数学模型为1)(+=-Ts ke s G sτ 其中，k=12, T=400, 60=τ，电阻炉的温度设定为1000℃.要求：(1)设计大林控制算法；(2)设计PID 控制器，并与PID 算法进行比较；(3)改变模型参数，考察模型扰动下系统性能变化情况。
大林控制其设计与仿真
目录第1章引言 (1)1.1、Dahllin算法介绍 (1)1.2、Dahllin算法的内容 (1)1.2.1系统结构 (1)1.2.2 算法内容及公式 (2)第二章设计内容 (4)2.1 设计目的 (4)2.2 设计内容 (4)2.1.1 数字控制器D(z)的表达式 (4)2.2.2 振铃现象 (5)第3章 MATLAB仿真 (7)3.1 MATLAB的介绍 (7)基本应用 (8)MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作： (8)3.2 仿真及输出图像 (8)3.2.1 Dahllin算法的MATLAB程序 (9)3.2.2 u(k)的单位阶跃响应波形图 (11)第4章设计总结 (12)第1章引言1.1、Dahllin算法介绍一般具有较大的时间常数和一定的纯滞后时间，且滞后时间比较长的系统不利于现代化工业生产自动化水平提高，不利于产品质量和生产效率的提高。
在生产过程中，大多数工业对象具有较大的纯滞后时间，对象的纯滞后时间τ对控制系统的控制性能极为不利，它使系统的稳定性降低，过渡过程特性变坏。
对这样的系统在工业生产中要求没有超调量或超调量很小，调节时间希望在确定的采样时间内结束（虽然也希望尽快结束过渡过程，但是这是第二位的）。
因此超调试主要的设计目标，用一般的控制系统设计方法是不行的，用模拟仪表控制算法效果也欠佳。
当对象的纯滞后时间τ与对象的惯性时间常数T1之比，即τ/T1≥0.5时，采用常规的比例积分微分（PID）控制，很难获得良好的控制性能。
IBM公司的大林于1968年提出一种针对工业生产过程中含有纯滞后的控制对象的控制算法，即大林算法。
它具有良好的效果，采用大林算法的意义在于大林控制算法能在一些具有纯滞后环节的系统中兼顾动静两方面的性能，可做到小超调小稳态误差。
控制效果比较理想。
对工程实际应用具有很大的意义。
1.2、Dahllin算法的内容1.2.1系统结构大林算法要求在选择闭环Z传递函数时，采用相当于连续一节惯性环节的D （z）来代替最少拍多项式。
实验五 基于达林算法的控制系统设计教师版
课程名称 指导教师 实验时间 姓名： 班级： 学号： 成绩：实验五 基于达林算法的控制系统设计一、实验目的：1掌握达林算法数字控制器的设计方法。
2掌握达林算法设计的控制器产生振铃现象的原因。
3 掌握消除振铃现象的方法。
二、实验内容：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 。
要求：1采用达林算法设计数字控制器；2 在simulink 环境下，搭建控制系统模型，进行实验仿真； 3判断有无振铃现象，若有则修改控制器消除之，仿真并分析系统在单位阶跃响应下的输出结果； 三、 实验结果与分析1 达林算法设计数字控制器16.03)(5.0+=-s es G ss T 25.00=s T 5.0=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：()111111111TT Ts s N TT e Ke e G z Z Kz s T s e z τ-------⎡⎤--==⎢⎥+⎣⎦-()()()111111T T Ts s NT T e z Y z e e z Z zR z sT s ez ττττφ-------⎛⎫- ⎪⎡⎤-⎝⎭===⎢⎥+⎣⎦-()1111111z 111T T T T T T TT T T N e e D z K e e z ez τττ---------⎛⎫⎛⎫--⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎡⎤⎛⎫⎛⎫---- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦=由题意可得：0.5τ= 3K = 10.6T = 00.25T T τ== 0.5T = 1N =带入上述()D z 可得：()()()()()0.50.510.250.60.50.50.51110.60.250.25113111eezD z ee z e z -----------=⎡⎤----⎢⎥⎣⎦化简得：()220.86z 0.381.690.23 1.46zD z z z -=--2 基于达林算法的控制系统模型3 Matlab 仿真结果：4 判断有无振铃现象，若有则修改控制器消除之，仿真并分析系统在单位阶跃响应下的输出结果；由 ()()11111111T T T T u T TT T e e z z G z K e e z ττφφ------⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭==⎛⎫⎛⎫-- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭求得极点T T z eτ-=恒大于零.所以该带纯滞后的一阶惯性系统环节组成的系统中，不存在振铃现象。
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课题与任务： 已知控制对象的传递函数为 1244+-s e s
采样周期取1秒。
设计该系统的可以消除振铃的数字控制器 )(z D 并应用仿真该数字控制器的控制特性，寻求最佳参数。
一、设计目的
1、掌握大林控制器的设计步骤。
2、了解大林算法的时间常数对系统的影响。
3、了解振铃现象对大林控制器的影响。
4、掌握消除振铃的方法。
二、设计内容
1、系统结构如图
采样周期T=0.2s ，大林设计目标定为：
2、根据被控对象设计相应的大林控制器。
计算机输入为E(Z)，输出为U(Z)。
3、分析振铃现象产生的原因。
4、掌握一种消除振铃的方法。
三、设计步骤
1、根据被控对象，设计一个大林控制器。
将控制器参数填入数据表格。
2、编写程序并运行，对照输入R 观察输出C 波形，记录Mp 、Ts 。
将结果填入数 据表格。
若控制效果不满意，可适当调整K0—K3，P1—P3，直至满意。
3、斜坡输入时，运行程序观察输出C 的波形，了解大林算法对斜坡输入响应特 性。
4、在输入为R 时启动大林算法程序，对照输入R 观察输出C 的波形，再观察控 制器输出U 的波形，应有振铃产生，记录振铃幅值RA ，填入表格，记录参数。
5、若有振铃，找到引起振铃的因子，修改D(Z)参数，重新运行程序，看是否消除振铃，并观察输出C，记录参数，将修改后的D(Z)的参数与结果填入表中。