计算机控制系统实验报告4

计算机控制系统实验报告4

江南大学物联网工程学院

《计算机控制系统》

实验报告

实验名称实验四最小拍有纹波系统仿真实验

实验时间2017.11.28

专业自动化班级1503

姓名汪涛学号1070415333 指导教师陈珺实验成绩

一、实验目的与要求

１、掌握最小拍有纹波系统的计算机控制脉冲传函D(z)的设计方法。

２、了解该系统对三种典型输入的适应性。

３、掌握SIMULINK 的仿真方法。

二、仿真软硬件环境

PC 机，MATLAB R2012b 。

三、实验原理

如图 R 为输入，C 为输出。计算机定时采样，计算误差E ，按D(z)计算输出控制量U 。

四、D(z)设计

已知：05()(1)

G s s s =+； T = 1s ； 则广义对象的脉冲传函为()G z =)

368.01)(1()718.01(84.11111------+z z z z (1) ()1()R t t =

()z Φ=Z -1

－

+ ()D z 1Ts e s -- 5(1)s s + ○ × R C

()e z Φ=1-Z -1

()D z =

718.0368.0+-Z Z (2) ()R t t =

1

212()(1) , ()2e z z z z z ΦΦ---=-=-

()D z =111)

368.01(543.0--+-z z (3) 2

1()2R t t =

()z Φ=3Z -1-3Z -2+Z -3

()e z Φ=(1-Z -1

)3;

()D z =)21)(718.0()

33)(368.0(543.0212

1----+-++--Z Z Z Z Z Z

五、SIMULINK 仿真结构图

(1) ()1()R t t =

(2) ()

R t t=

(3) 2

1

()

2

R t t

=

六、仿真波形记录

输入函数

R 、C 波形记录

单位阶跃输入

单位斜坡输入

01234567891000.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5012345678910

05

10

15

20

25

单位抛物线输入

七、思考题

１、系统对三种典型输入适应性如何？

通过选择不同的输入信号对同一个最少拍无纹波控制器进行仿真，研究了最少拍无纹波控制系统对典型输入的适应性问题，最终发现根据某一种输入信号情况设计的无纹波控制器可适用于较低阶的输入信号情况，但不适用于更高阶的输入信号情况。观察上述各种情况下偏差和系统输出波形可知，根据单位速度信号设计的最少拍无纹波控制器用于单位阶跃信号时，系统依然可以达到稳定状态。但根据单位阶跃信号设计的最少拍无纹波控制器不适用于单位速度信号输入。所以，适用于高阶信号输入情况的最少拍无纹波控制器可以应用于低阶信号输入情况，但根据低阶信号输入情况设计的最少拍无纹波控制器无法应用于高阶信号输入情况。

２、设计与实验结果是否相符?为什么?

不完全相符，因为在计算D(z)时，计算取值的大小并不完全精确，只取得数值的部分有效数字。得到结果与设计值相接近。

３、最小拍系统受什么限制而使调整节拍增加?

最少拍受输入函数R(z)阶数的限制，其阶数越高，调节时间越长。 012345678910

020

40

60

80

100

120

140