计算机控制工程实验报告

1、计算机控制工程实验一实验目的试验目的：1了解计算机控制系统的基本构成结构和掌握计算机控制系统的原理；熟悉计算机控制系统的设计过程。2掌握控制器的设计方法；能够利用最小拍有纹波，最小拍无纹波，大林算法，数字PID四种方法设计数字控制器。并体会四种算法设计的不同。比较不同控制器的设计方法的区别，在编程和仿真的过程中，学习MATLAB软件的使用，通过Matlab工具仿真控制效果，掌握不同控制器的特点；3通过本实验积累在具体控制工程中分析与解决具体问题的能力，并熟悉设计控制系统的过程。4对仿真结果进行分析，体会不同的设计思想，加深对计算机控制系统设计的理解二实验任务实验对象结构：D(z)是待设计的数字

2、控制器，G(s)是被控对象的连续传递函数，Gh(s)是零阶保持器，T为采样周期G(s)有两种：传函G仁21_e2rsGs,Gh(s)=S(S+2)S传函G2:21_eJsGs,Gh(s)T=0.5S+2S试分别设计控制算法(D(z)使输出丫(t)能够跟踪v(t)参考输入，v(t)有三种:1单位阶跃2单位速度3随动信号：设输入信号包含上升、平顶和下降阶段或改用加速度信号设计4种控制器:1数字PID2大林算法3最小拍(最速跟踪)4最小拍无纹波三数字控制器的设计、实验设计与仿真结果1有纹波的最小拍控制器(1)传函G的最小有纹波控制器设计广义对象的Z传递函数为：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输入阶跃信号时被控对象为G(s)的控制器设计对单位阶跃信号，q所以，二z_1F(z)e(z)=。辽一并因为，deg片(z)二dm一-1=0且F1(z)的首项为1，所以有,F；(z)=1,即；(Z)二(1-Zj(Z)二1-e(Z)二Z“则数字控制器为：_、1(Z)5.43(1-0.368z)D(z)1G(z)*e(z)(1+0.717Z)输入阶跃信号时被控对象为G(s)的控制器设计：rLk2z+Q717)JL俗as7rnsfefFenDiaoreteZeroFoleZeroOrdefHo

4、ldiStep输入阶跃信号时被控对象为G(s)的仿真结果:输入速度信号时被控对象为G(s)的控制器设计对单位速度信号，q=2所以，二zF(z)、(犷(1宀)乍(z)因为，degF1(z)=dm一-1=0且Fi(z)的首项为1,所以有,Fi(z)=1，即e(z)二(1-z)2(Z)=1-e(z)二2z-z2则数字控制器为：D1*(z)10.86(10.5z)(10.368z)zG(z)(z)(1-z4)(10.717z)输入速度信号时被控对象为G(s)的控制器设计：输入速度信号时被控对象为G(s)的仿真结果:输入随动信号时被控对象为G(s)的控制器设计:数字控制器为：1.=1。.86（1-0.分

5、）（1-。.36疔）G（z）札（1-z）（1+0.717z）输入随动信号时被控对象为G(s)的仿真结果:数字控制器为：1.5站严曲G(z)札(z)z31输入阶跃信号时被控对象为G2(s)的控制器设计输入阶跃信号时被控对象为G2(s)的控制器设计：输入阶跃信号时被控对象为G(s)的仿真结果为:Rsrmp输入速度信号时被控对象为G(s)的控制器为:输入速度信号时被控对象为G(s)的控制器设计数字控制器为：.4321*(z)4z-4.472z+1.104ZD(z)4G(z)*e(z)0.632z-2.5281.896输入随动信号时被控对象为G2(s)的控制器设计数字控制器为：1(z)4z4-4.47

6、2z34104Z2D(z)=T=4G(z)*e+1.896输入随动信号时被控对象为G(s)的控制器为：输入随动信号时被控对象为G(s)的仿真结果为:2无纹波的最小拍控制器(1)传函G的最小拍无纹波控制器设计广义对象的Z传递函数为：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输入阶跃信号时被控对象为G(s)的控制器设计对单位阶跃信号，q所以，(z)二z(10.717z)F(z)e(z)=(1-z“)F1(z)因为，degF1(zdm-1=1degF(z)二qnJ-1=0于是，(z)二z(V0.718z_1)f0因为，(1)=1.718f01，有，f。=0.582所以，(z)=0.582z(10.718z)e(z)(z)=1-0.582z1-0.417z2则数字控制器为：21*(z)3.163(1-z，)(1-0.368Z-1)D(z)12G(z)*e输入阶跃信号时被控对象为G(s)的控制器设计:输入阶跃信号时被控对象为G(s)的仿真结果:输入速度信号时被控对象为G(s)的控制器设计