計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

..1.設(shè)計(jì)背景22.設(shè)計(jì)過(guò)程22.1.設(shè)計(jì)目的22.2.設(shè)計(jì)過(guò)程23.系統(tǒng)仿真程序及相關(guān)結(jié)論33.1.系統(tǒng)仿真流程圖33.2.校正前離散系統(tǒng)伯德圖繪制程序43.3.校正前離散系統(tǒng)伯德圖53.4.校正后離散系統(tǒng)伯德圖繪制程序53.5.校正前離散系統(tǒng)伯德圖63.6.校正前后離散系統(tǒng)伯德圖繪制程序73.7.校正前后離散系統(tǒng)伯德圖83.8.校正后系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)流程圖83.9.校正后系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)程序93.10.校正后系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)曲線104.增大采樣周期和開(kāi)環(huán)增益后系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)〔T=2,K=2〕104.1.改變后伯德圖繪制程序104.2.系統(tǒng)校正前后伯德圖比照115.心得體會(huì)126.參考文獻(xiàn)121.設(shè)計(jì)背景由于滯后-超前校正適用于對(duì)校正后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能有更多更高要求的場(chǎng)合。施加滯后-超前校正環(huán)節(jié)，主要是利用其超前局部增大系統(tǒng)的相位裕度，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；利用其滯后局部改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能。所以我們?cè)诖死贸靶Ｕ哪康氖歉纳葡到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)靜態(tài)性能不受損的前提下，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。通過(guò)參加超前校正環(huán)節(jié)，利用其相位超前特性來(lái)增大系統(tǒng)的相位裕度，改變系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性。一般使校正環(huán)節(jié)的最大相位超前角出現(xiàn)在系統(tǒng)新的穿越頻率點(diǎn)。同時(shí)利用滯后校正通過(guò)參加滯后校正環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益有較大幅度增加，同時(shí)又使校正后的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)保持原系統(tǒng)的良好狀態(tài)。它利用滯后校正環(huán)節(jié)的低通濾波特性，在不影響校正后系統(tǒng)低頻特性的情況下，使校正后系統(tǒng)中高頻段增益降低，從而使其穿越頻率前移，到達(dá)增加系統(tǒng)相位裕度的目的。2.設(shè)計(jì)題目介紹2.1.設(shè)計(jì)目的采用變換的Bode圖法設(shè)計(jì)離散控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器，使得系統(tǒng)滿足一定的性能指標(biāo)，并且采用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)校正后的系統(tǒng)進(jìn)展校驗(yàn)。2.2.設(shè)計(jì)過(guò)程圖2.1離散控制系統(tǒng)構(gòu)造圖某控制系統(tǒng)如圖1所示，被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為〔1〕要求用變換的Bode圖法設(shè)計(jì)數(shù)字控制器，使校正后的系統(tǒng)滿足以下性能指標(biāo)：幅值裕度，相位裕度，，采樣周期；〔2〕使用MATLAB編程序繪制校正前后離散系統(tǒng)Bode圖；〔3〕使用MATLAB編程序繪制校正后系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)，并求取各項(xiàng)性能指標(biāo)；〔4〕增大采樣周期〔如〕，重復(fù)上述校正過(guò)程及仿真校驗(yàn)，比擬分析采樣周期對(duì)系統(tǒng)校正效果的影響.4系統(tǒng)仿真程序與仿真曲線4.1T=0.2s校正前后離散系統(tǒng)bode圖clear

w=0.01:0.01:100

y1=20.*log10(4)+20.*log10(((0.1.*w).^2+1).^0.5)+20.*log10(((0.005.*w).^2+1).^0.5)-20.*log10(w)-20.*log10(((1.005.*w).^2+1).^0.5);

y2=20.*log10(4)+20.*log10(((0.1.*w).^2+1).^0.5)+20.*log10(((0.005.*w).^2+1).^0.5)+20.*log10(((14.286.*w).^2+1).^0.5)-20.*log10(w)-20.*log10(((1.005.*w).^2+1).^0.5)-20.*log10(((68.*w).^2+1).^0.5);subplot(2,1,1)

semilogx(w,y1,'-',w,y2,':')

legend('before','after')

title('幅頻曲線')

xlabel('w(rad/s)')

ylabel('Magnitude(dB)')

holdon

gridon

phi1=atan(-0.1.*w).*180/pi+atan(0.005.*w).*180/pi-90-atan(1.005.*w).*180/pi;

phi2=atan(-0.1.*w).*180/pi+atan(0.005.*w).*180/pi+atan(14.286.*w).*180/pi-90-atan(1.005.*w).*180/pi-atan(68.*w).*180/pi;

subplot(2,1,2)

semilogx(w,phi1,'-',w,phi2,':')

legend('before','after')

title('幅頻曲線')

xlabel('w(rad/s)')

ylabel('Magnitude(dB)')

gridon圖4.1T=0.2s離散系統(tǒng)校正前后bode圖4.2T=2s校正前后離散系統(tǒng)bode圖clear

w=0.01:0.01:100

y1=20.*log10(4)+20.*log10(((1.*w).^2+1).^0.5)+20.*log10(((0.313.*w).^2+1).^0.5)-20.*log10(w)-20.*log10(((1.312.*w).^2+1).^0.5);

y2=20.*log10(4)+20.*log10(((1.*w).^2+1).^0.5)+20.*log10(((0.313.*w).^2+1).^0.5)+20.*log10(((25.*w).^2+1).^0.5)-20.*log10(w)-20.*log10(((1.312.*w).^2+1).^0.5)-20.*log10(((240.*w).^2+1).^0.5);subplot(2,1,1)

semilogx(w,y1,'-',w,y2,':')

legend('before','after')

title('幅頻曲線')

xlabel('w(rad/s)')

ylabel('Magnitude(dB)')

holdon

gridon

phi1=atan(-1.*w).*180/pi+atan(0.313.*w).*180/pi-90-atan(1.312.*w).*180/pi;phi2=atan(-1.*w).*180/pi+atan(0.313.*w).*180/pi+atan(25.*w).*180/pi-90-atan(1.312.*w).*180/pi-atan(240.*w).*180/pi;

subplot(2,1,2)

semilogx(w,phi1,'-',w,phi2,':')

legend('before','after')

title('幅頻曲線')

xlabel('w(rad/s)')

ylabel('Magnitude(dB)')

gridon圖4.2T=2s離散系統(tǒng)校正前后bode圖4.3T=0.2s校正后離散系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)clc,clear,closeallnum=4;den=[110];%G0傳遞函數(shù)[A,B,C,D]=tf2ss(num,den);%傳遞函數(shù)變換為狀態(tài)方程r=1;x=[0;0];%單位階躍輸入,狀態(tài)變量T=1;h=0.1;Tk=T/h;Time=100;%采樣周期，連續(xù)局部仿真步長(zhǎng)，仿真時(shí)間y_0=0;ym=1;%輸出初始化e_1=0;e_2=0;u_1=0;u_2=0;%誤差，控制器輸出初始化fort=1:Time%控制器輸出仿真e(t)=r-y_0;u(t)=0.714*e(t)-0.672*e_1+0.979*u_1;fork=1:Tkk1=A*x+B*u(t);k2=A*(x+h/2*k1)+B*u(t);k3=A*(x+h/2*k2)+B*u(t);k4=A*(x+h*k3)+B*u(t);x=x+(k1+2*k2+2*k3+k4)*h/6;y((t-1)*Tk+k)=C*x+D*u(t);y_1=y((t-1)*Tk+k);%G0輸出y_0=y_1;endu_2=u_1;u_1=u(t);e_2=e_1;e_1=e(t);endplot((1:Time*Tk)*h,y)Function[pos,tr,ts,tp]=stepchar(g0,delta)[y,t]=step(g0);[mp,ind]=max(y);dimt=length(t);yss=y(dimt);pos=100*(mp-yss)/yss;tp=t(ind);fori=1:dimtify(i)>=1tr=t(i);break;endend;fori=1:length(y)ify(i)<=(1-delta)*yss|y(i)>=(1+delta)*yssts=t(i);endend4.3校正后系統(tǒng)階躍響應(yīng)5結(jié)論參考文獻(xiàn)[1]