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文档简介
控制系统建模、分析、设计和仿真
——计算机仿真课程设计
学生姓名:薛伟煌
学号:070104011035
学院:信息科学技术学院
专业/班级:07自动化1班
指导教师:范杰
起止时间:2010年6月28日——2010年7月2日
离散控制系统建模、分析、设计和仿真[5号]
设被控对象的传递函数G(s)=~v幽上辿主出一,用零阶保持器离散化,采
s2(s+l)(s+4)(s+8)
样周期取0.2秒,以MATLAB为工具,分别设计一单位速度信号输入时的最少有
波纹控制器DY(z)和一阶跃信号输入时的最少拍无波纹控制器DW(z)o要求通过
仿真证实设计结果。
离散有波纹的运行结果:
»gs=tf([968968*11968*18],[113443200])
Transferfunction:
968s-2+10648s+17424
s5+13s4+44s3+32s2
>>sysgz=c2d(gs,0.2)
Transferfunction:
1.165z'4+3.221z-3-2.431z2-0.3256z+0.1049
z5-3.47z4+4.564z3-2.792z2+0.7724z-0.07427
Samplingtime:0.2
>>[abk]=zpkdata(sysgz)
a=
[4x1double]
b=
[5x1double]
k=
1.1651
>>sysgz=zpk(a,b,k,0.2,'variable','z-T)
Zero/pole/gain:
1.1651z^-1(l+3.359z'l)(1-0.6703z^-l)(1-0.1654z^-l)(1+0.2418z'l)
厂2(1-0.8187z^-l)(1-0.4493z^-l)(1-0.2019z^-l)
Samplingtime:0.2
>>symszhOhlgOgl
»
1.1651*z^-l*(l+3.359*z^-l)*(l-0.6703*z=l)*(l-0.1654*z;l)*(l+0.2418*
z^-1)/(l-z^l)^2/(l-0.8187*2^1)/(1-0.4493*z2019*z、l)
ans=
11651/10000/z*(1+3359/1000/z)*(l-6703/10000/z)*(l-827/5000/z)*(1+1209
/5000/z)/(1-1/z)*2/(1-8187/10000/z)/(1-4493/10000/z)/(1-2019/10000/z)
»
gz=l.1651*z*-l*(l+3.359*z'-l)*(l-o.6703*z*-l)*(l-0.1654*z'-l)*(l+0.24
18*z"-l)/(l-z--l)"2/(l-0.8187*z"-l)/(l-0.4493*z"-l)/(l-0.2019*z--l)
gz=
11651/10000/z*(1+3359/1000/z)*(l-6703/10000/z)*(l-827/5000/z)*(1+1209
/5000/z)/(1-1/z)*2/(1-8187/10000/z)/(1-4493/10000/z)/(1-2019/10000/z)
>>hz=z'-l*(l+3.359*z--l)*(hO+hl*z--l)
hz=
1/z*(1+3359/1000/z)*(hO+hl/z)
>>he=(l-z'-l)~2*(gO+gl*z'-l)
he=
(1-1/z)'2*(g0+gl/z)
>>fl=subs(hz,z,1)-1
fl=
4359/1000*h0+4359/1000*hl-l
>>f2=subs(diff(hz),z,1)
f2=
-3859/500*h0-12077/l000*h1
»[hOhl]=solve(f1,f2)
hO=
12077000/19000881
hl=
-7718000/19000881
»h=[hO;hl]
h=
[12077000/19000881]
[-7718000/19000881]
>>hz=z"-l*(l+3.359*z*-l)*[lz'-l]*h
hz=
12077000/19000881/z*(1+3359/1000/z)-7718000/19000881/z*2*(1+3359/1000
/z)
>>f3=l-limit(he,z,Inf)
f3=
1-gO
>>f4=l-subs(he,z,-3.359)
f4=
1-19000881/11282881*g0+19000881000/37899197279*gl
>>[gOgl]=solve(f3,f4)
gO=
1
gl=
25924762/19000881
»g=[gO;gl]
g=
[1]
[25924762/19000881]
>>he=(l-z--l)"2*[1
he=
(1-1/z)~2+25924762/19000881*(1-1/z)~2/z
>>dz=hz/gz/he
dz=
10000/11651*(12077000/19000881/z*(l+3359/1000/z)-7718000/19000881/z*2
*(l+3359/1000/z))*z/(l+3359/1000/z)/(1-6703/10000/z)/(1-827/5000/z)/(
1+1209/5000/z)*(1-1/z)~2*(l-8187/10000/z)*(l-4493/10000/z)*(1-2019/10
000/z)/((1-1/z)-2+25924762/19000881*(1-1/z)"2/z)
»sysy=zpk([-3.3590.6221],[0011],[0.3063],0.2)
Zero/pole/gain:
0.3063(z+3.359)(z-0.6221)
z2(z-1)2
Samplingtime:0.2
>>sysyc=d2c(sysy,'tustin()
Zero/pole/gain:
-0.29302(s-18.48)(sTO厂2(s+2.33)
s*2(s+10)"2
>>holdon
»td=O:O.2:2
td=
00.20000.40000.60000.80001.00001.2000
1.40001.60001.80002.0000
>>ud=td
ud=
00.20000.40000.60000.80001.00001.2000
1.40001.60001.80002.0000
>>lsim(sysy,ud,td)
>>t=0:0.2:2
t=
00.20000.40000.60000.80001.00001.2000
1.40001.60001.80002.0000
>>u=t
u=
00.20000.40000.60000.80001.00001.2000
1.40001.60001.80002.0000
>>lsim(sysyc,u,t)
LinearSimulationResuts
16
离散无波纹的运行结果:
»gs=tf(l968968*ll968*18J,[113443200])
Transferfunction:
968sA2+10648s+17424
AAA
s5+13s八4+44s3+32s2
»sysgz=c2d(gs,0.2,,zoh,)
Transferfunction:
1.165zA4+3.221zA3-2.431zA2-0.3256z+0.1049
zA5-3.47zA4+4.564zA3-2.792zA2+0.7724z-0.07427
Samplingtime:0.2
»[abkl=zpkdata(sysgz)
a=
f4xldouble]
b=
[5x1double]
k=
1.1651
»sysgz=zpk(a,b,k,0.2,'variable7zA-1')
Zero/pole/gain:
1.1651zA-l(1+3.359zA-l)(l-0.6703zA-l)(1-0.1654zA-l)(l+0.2418zA-l)
(l-zA-l)A2(l-0.8187zA-l)(l-0.4493zA-l)(l-0.2019zA-l)
Samplingtime:0.2
»symszhOhlgOgl
gz=13473/100000/z*(l+3403/1000/z)*(l-8187/10000/z)*(l-1213/2000/z)*(1+301/1250/z)/(M/z)
A2/(l-1131/l250/z)/(l-463/625/z)/(l-2483/5000/z)
A
»gz=1.1651*2八-1*(1+3.359*zA-1)*(1・0.6703*2八-1)*(1-0.1654*z^・1)*(1+0.2418*z・1)/(1・2八-1)
AAA
2/(I-0.8187*z-1)/(1-0.4493*z-l)/(1-0.2019*z人-1)
gz=l1651/10000/z*(l+3359/1000/z)*(l-6703/10000/z)*(l-827/5000/z)*(l+1209/5000/z)/(l-l/z)A
2/(1-8187/10000/z)/(l-4493/10000/z)/(l-2019/10000/z)
»hz=zA-l*(1+3.359*zA-1)*(1-0.6703^-1)*(1-0.1654*zA-1)*(1+0.2418*zA-l)*(hO+h1*zA-l)
hz=l/z*(l+3359/1000/z)*(l-6703/10000/z)*(l-827/5000/z)*(l+1209/5000/z)*(h0+hl/z)
»symsg2g3g4
»he=(1-zA-1)A2*(gO+g1*zA-l+g2*zA-24-g3*zA-3+g4*zA-4)
he=(1-1/z)A2*(gO+g1/z+g2/zA2+g3/zA3+g4/zA4)
»fl=subs(hz,z,l)-l
fl=372371008274811/250000000000000*h0+372371008274811/250000000000000*h1-1
»f2=subs(diff(hz),z,1)
f2=19805087962989/50000000000090^^0-136672784229933/125000000000000*h1
»[h0hl]=solve(fl,f2)
hO=361568212248500000000000000/733651681500525726108450189
hl=130986031501250000000000000/733651681500525726108450189
»h=[hO;hl]
h=[361568212248500000000000000/733651681500525726108450189]
[130986031501250000000000000/733651681500525726108450189J
»hz=zA-1*(1+3.359*zA-1)*(1-0.6703*zA-1)*(1-0.1654*zA-1)*(1+0.2418*zA-1)*(hO+h1*zA-1)
hz=l/z*(l+3359/1000/z)*(1-6703/10000/z)*(1-827/5000/z)*(1+1209/5000/z)*(361568212248500
000000000000/733651681500525726108450189+130986031501250000000000000/7336516815
00525726108450189/z)
»he=(1-l/z)A2*(gO+gl/z+g2/zA2+g3/zA3+g4/zA4)
he=(1-l/z)A2*(gO+gl/z+g2/zA2+g3/zA3+g4/zA4)
»f3=1-limit(he,z,Inf)
f3=l-g0
»f4=1-subs(he,z,-3.359)
f4=l-l9000881/11282881*g0+19000881000/37899197279*g1-19000881000000/1273034036601
61*g2+19000881000000000/427612132894480799*g3-19000881000000000000/1436349154392
56100384Pg4
»f5=l-subs(he,z,0.1654)
f5=l-17413929/68392尹g0-87069645000/565609283*g1-435348225000000/467758877041*g2-
2176741125000000000/386836591312907*g3-l0883705625000000000000/31991386101577408
9*g4
»f6=1-subs(he,z,-0.2418)
f6=1-3855I681/146168I*g0+192758405000/176717232尹g1-963792025000000/21365H345761
*g2+4818960125000000000/2583042217025049*g3-24094800625000000000000/312289804038
3284241*g4
»f7=1-subs(he,z,0.6703)
17=1-10870209/44930209*g0-l08702090000/301167190927*g1-1087020900000000/201872368
0783681*g2・10870209000000000000/13531504832293013743*g3-l08702090000000000000000
/90701676890860071119329*g4
»[gOglg2g3g4]=solve(13,f4,f5,f6,f7)
gO=l
gl=1105735150752551452216900378/733651681500525726108450189
g2=ll5686774938333276108450189/244550560500175242036150063
g3=-19531199739613777676199244/733651681500525726108450189
g4=-302434549395200528374745/18811581576936557079703851
»he=(l-zA-l)A2*(gO+g1*zA-1+g2*zA-2+g3*zA-3+g4*zA-4)
he=(l-l/z)A2*(1+1105735150752551452216900378/733651681500525726108450189/z+115686
774938333276108450189/244550560500175242036150063/zA2-19531199739613777676199244/
733651681500525726108450189/zA3-302434549395200528374745/l8811581576936557079703
851/zA4)
»dz=hz/gz/he
dz=10000/11651*(361568212248500000900000000/733651681500525726108450189+13098603
1501250000000000000/733651681500525726108450189/z)*(1-8187/10000/z)*(1-4493/10000/z)
*(1-2019/1OOOO/z)/(l+ll05735150752551452216900378/733651681500525726108450189/z+ll
5686774938333276108450189/244550560500175242036150063/zA2-1953119973961377767619
9244/733651681500525726108450189/zA3-302434549395200528374745/1881158157693655707
970385l/zA4)
»361568212248500000000000000/733651681500525726108450189
ans=0.4928
»130986031501250000000000000/733651681500525726108450189
ans=0.1785
»0.1785/0.4928
ans=0.3622
»sysy=zpk([-3,3590.6221],[0011],[0.3063],0.2)
Zero/pole/gain:
0.3063(z+3.359)(z-0.6221)
zA2(z-l)A2
Samplingtime:0.2
»sysyc=d2c(sysy,,tustin,)
Zero/pole/gain:
-0.29302(s-18.48)(s-10)A2(s+2.33)
sA2(s+10)A2
»holdon
»td=0:0.2:2
td=
Columns1through8
00.20000.40000.60000.80001.00001.20001.4000
Columns9through11
1.60001.80002.0000
»ud=td
ud=
Columns1through8
00.20000.40000.60000.80001.00001.20001.4000
Columns9through11
1.60001.80002.0000
»lsim(sysy,ud,td)
»t=0:02:2
t=
Columns1through8
00.20000.40000.60000.80001.00001.20001.4000
Columns9through11
1.60001.80002.0000
»u=t
u=
Columns1through8
00.20000.40000.6000
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