计算机控制技术文档格式.docx
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目录
一.课程实践的内容2
1.课程实践的要求与数据3
2.课程实践应完成的工作5
3.实践心得9
一、课程实践的内容
已知某伺服系统的对象传递函数为
，希望满足的以下两项性能指标：
阶跃响应的超调量σ≤15%；
过渡过程的时间ts≤2s。
若已经求得
，请将模拟控制器D（s）离散化为数字控制器D（z），要求：
（1）采用零极点匹配法进行离散化，分别求出采样周期T=1s、0.1s、0.01s时的数字控制器D（z）；
（2）将数字控制器
变换成能够用于计算机编程的差分方程形式；
（3）利用matlab软件进行仿真校验，计算系统的单位阶跃响应，分析过渡过程时间、超调量是否满足要求。
（4）利用matlab软件进行仿真，通过调整采样周期T，总结出采样周期T对系统稳定性的影响。
二、课程实践的要求与数据
1、给出数字控制器D（z）离散化的计算过程；
2、给出数字控制器D（z）的差分方程式；
3、给出matlab仿真程序；
4、给出系统的单位阶跃响应图；
5、采样周期T变化时，分析系统的稳定性的变化，要求至少给出四张图，稳定情况和不稳定情况的各两张。
三、课程实践应完成的工作
1.完成理论计算；
2、完成仿真；
3、完成课程设计报告的撰写。
1.1、数字控制器D（z）的离散化
根据任务书要求，已知求得
，且要求采用零极点匹配法进行离散化。
零极点匹配法离散化的步骤：
（1）模拟控制器D（S）的离散化处理，求出数字控制器D（Z）可以利用前面介绍的模拟控制器离散化方法对其进行离散化处理，这里采用零极点匹配法对其进行离散化，得到数字控制器D（Z）为：
已知数字控制器D（z）的零点-1.97、极点-50。
（2）根据Kz按低频增益匹配的原则，即
（3）求得当T=1s时，
（4）当T=0.1s时，
（5）当T=0.01s时，
当T=1s时，
（1.1）
当T=0.1s时，
（1.2）
当T=0.01s时，
（1.3）
1.2、数字控制器D（z）的算法
根据
和Z反变换，将数字控制器D（z）变成便于计算机编程的差分方程形式。
将式（1.1）变换为：
（1.4）
将式（1.4），求Z反变换，将上式变为差分方程：
（1.5）
式（1.5）为计算机实现的算法。
将式（1.2）变换为：
（1.6）
将式（1.6），求Z反变换，将上式变为差分方程：
（1.7）
将式（1.3）变换为：
（1.8）
将式（1.8），求Z反变换，将上式变为差分方程：
0.9805u（k-1）+20.15e（k）-12.22e（k-1）（1.9）
式（1.9）为计算机实现的算法。
2.1、连续系统的仿真分析
解:
（1）模拟控制器的设计
根据超调量
、过渡过程时间Ts的关系，可以求出
设连续系统闭环传递函数，有：
本文采用matlab软件包进行仿真。
连续系统单位阶跃响应的仿真程序如下：
sysGs=tf（2,[10,1,0]）;
sysDs=tf（[48.2,95],[0.02,1]）;
sysGDs=series（sysGs,sysDs）;
%两个函数串联
sysCLs=feedback（sysGDs,1）;
%求闭环传递函数
step（sysCLs）;
%求函数的阶跃响应
holdon
仿真结果如图2.1所示。
图2.1连续系统阶跃响应曲线
由图可求得：
调节时间为
超调量为
2.2、离散系统单位阶跃响应的仿真分析
1、T=x;
采样周期分别选取（1s、0.1s、0.01s）
sysGz=c2d（sysGs,T,'
ZOH'
）;
%对函数进行离散化
sysDz=c2d（sysDs,T,'
matched'
sysGDz=series（sysGz,sysDz）;
sysCLz=feedback（sysGDz,1）;
step（sysCLz）;
2、数据分析:
从仿真图可以看出随着采样周期的减小系统的响应曲线越来越接近连续系统。
当采样周期过大时，采样信号含有原来连续信号的信息过少，以至无法从采样信号看出原来连续信号的特征以至响应曲线出现严重偏差。
实践心得
通过本次课程实践让我对计算机控制系统有了进一步的了解，由于计算机只能对数字信号进行处理，故控制的核心在于模数信号的相互转换。
同时我也明白了采样周期的长短对计算机控制系统的影响，采样周期过大不利于反原连续系统的信息，造成信息的丢失。
经过这次课程实践我看到了自身的很多不足，这门课用的最多的差分方程、微分方程、拉式变幻、Z域变幻等我都没有熟练地掌握，这也是我今后努力的地方。
多向老师请教，弥补自己的补足。
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