計算機(jī)控制系統(tǒng)上機(jī)報告

1、計算機(jī)控制系統(tǒng)大作業(yè)完成時間：2012年6月13日星期三上機(jī)作業(yè)13-9：實驗題目D(z) = 1*0.5zGc(s)-10(s2+5)如下圖所示計算機(jī)控制系統(tǒng)，其中1 0.2z ，3s2T =0.1s。y(t)實驗要求：(1)將連續(xù)部分變換為等效的脈沖傳遞函數(shù)G(z),然后分別列寫D(z和G(z)對應(yīng)的狀態(tài)方程和輸出方程，最終列出閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程。（2）直接寫出連續(xù)部分的連續(xù)狀態(tài)方程，然后將該連續(xù)狀態(tài)方程離散化，給 出相應(yīng)的離散狀態(tài)方程和輸出方程，再結(jié)合（1）中計算出的d（z）對應(yīng) 的狀態(tài)方程和輸出方程，最終給出閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程。（3） 分別對上述兩種方法得到的閉環(huán)系

2、統(tǒng)狀態(tài)空間描述做Matlab仿真，并分 別繪制閉環(huán)系統(tǒng)在單位階躍信號輸入的情況下的響應(yīng)曲線，以及狀態(tài)變化曲線。（4）對兩種方法得到的仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，給出仿真結(jié)論（即：兩種數(shù) 學(xué)描述的等價性）。（5）用Matlab提供的simuli nk仿真工具對該閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，給出單位階 躍響應(yīng)曲線。（選作）理論分析：（1）被控對象離散化：_sTG(z) =Z上 10(S25) =10(1 - z)s sTz . 5T2z(z 1) 1.25(z-0.6)23 2(z-1)2(z-1)3= (z-1)2G（z）= 1.25 （z 。6）依串行法寫狀態(tài)方程：（z1） （z _1）x(k 1) =X1(

3、k) 1.25u(k)X2(k 1)=X2(k) X1(k 1)-0.6x1(k) =X2(k) X1(k) 1.25u(k)-0.6X1(k) =0.鐵( X2(k) 1.25u(k)X1(k 1) = |10 X1(k) 1.25u(k)x2(k 1)0.4 1 x2(k)1.25y(k) =X2(k)控制器離散化：D(z)二z 0.20.3z 0.2狀態(tài)方程為X3(k 1) = -0.2x3(k) 0.3e(k)u(k) =X3(k) e(k)e(k) =r(k) - y(k)閉環(huán)系統(tǒng)方程：xk 1) =X1(k) 1.25x3(k) 1.25r(k) T.250.517, Z域同心圓半

4、徑rTIm(s)（b）實驗要求：1）畫出期望極點的允許范圍；2） 給出設(shè)計的具體推導(dǎo)過程，給出設(shè)計出的控制器脈沖傳遞函數(shù)D（z）（提示: 注意系統(tǒng)穩(wěn)定性）；繪出設(shè)計好的閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線和誤差曲線（建議使用simuli nk）。程序代碼：clc;clear;close all;%繪制根軌跡% num=2*615.91;% den=1 29.6869 0;% n ,d=c2dm( num,de n,0.1,zoh);% z,p,k=tf2zp( n,d)% rlocus( n, d);Gs=tf(2*615.91,1,29.6869,0); Gz=c2d(Gs,0.1,zoh) num=2.8

5、23,1.113;den=1,-1.051,0.05137;z,p,k=tf2zp( nu m,de n) DGZ=G z;rlocus(DGZ)%設(shè)置參數(shù)pi=3.14159;Deta=0.15;tr=0.55;ts=1;T=0.1;實驗步驟：（1）由設(shè)計指標(biāo)可得閉環(huán)系統(tǒng)阻尼比 =22。.理想極點位置如下圖所示：(2)設(shè)計數(shù)字控制器D(z)2 615.91 G(s)二由s(s 29.6869)可求得脈沖傳遞函數(shù)()=2823( + 0.3943)(? 1)( ? 0.0514)進(jìn)行離散控制器設(shè)計時，為了簡化，可先取控制器為純比例環(huán)節(jié)，即D(z)=k為了確定使系統(tǒng)滿足要求的k,繪制系統(tǒng)根軌跡：

6、Z一盤由圖課可見，根軌跡沒有進(jìn)入期望極點范圍。不管 K取多大，均不能滿足系統(tǒng)要求，因此, 需加入具有動態(tài)特性的控制器。設(shè)(? 0.0514)系統(tǒng)開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為D(z) () = 2823 ( + 0.3943)(?1)(+ 0.3943)(?1)因為K/ 5,所以12823 ( + 0.3943)K = _lim ( ? 1)0.1 fl( ? 1)=2.823 X10 X 1.3943 5所以，控制器脈沖傳遞函數(shù)為得到k 0.127時滿足性能指標(biāo)。取k=0.153根軌跡如下圖：D(z)0153( ? 0.0514)（3）Simulink仿真設(shè)計如下:閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)和誤差曲線如下圖:學(xué)習(xí)心得：通過對計算機(jī)控制的上機(jī)仿真，使我更加的熟練地應(yīng)用了matlab相關(guān)的程序。讓我明白了計算機(jī)控制如何通過 matlab實現(xiàn)仿真。索然在學(xué)習(xí)的過程中遇到很多問題，但是通過老師