1、广东工业大学计算机控制课程设计广东工业大学华立学院 课 程 设 计(论文)课程名称 计算机控制技术 题目名称 数字控制器的设计-Dahlin算法 系 部 机电与信息工程学部 专业班级 11电气2班 学号 120311010 学生姓名 邓伟东 指导教师 王 赟 2014年06月08日广东工业大学华立学院课程设计(论文)任务书题目名称数字控制器的设计-Dahlin算法学系学部机电与信息工程学部专业班级11电气2班姓 名邓伟东学 号120311010一、课程设计(论文)的内容已知某过程对象的传递函数为,试用Dahlin算法设计数字控制器。(1)采样周期T=1s;(2)期望闭环系统时间常数T0=0.1
2、s;二、课程设计(论文)的要求与数据1、给出数字控制器D(z)设计过程;2、写出数字控制器D(z)差分方程;3、给出matlab仿真程序;4、绘制单位阶跃响应、控制器的输出的图形。三、课程设计(论文)应完成的工作1、数字控制器D(z)的理论分析与计算;2、matlab仿真程序设计,绘制图形;3、完成课程设计报告的撰写。四、课程设计(论文)进程安排序号设计(论文)各阶段内容地点起止日期1选择课题,明确设计要求,查阅资料校内6.92理论计算校内6.96.103Matlab仿真及结果分析校内6.116.124课程设计报告的撰写校内6.1315五、应收集的资料及主要参考文献1、计算机控制系统2、自动控
3、制原理3、matlab在自动控制中的应用 发出任务书日期: 2014年 06月9日 指导教师签名:计划完成日期: 2014年 06 月15 日 教学单位责任人签章: 1.理论分析1.1Dahlin算法的一般设计步骤具有纯滞后的控制系统往往不希望产生超调,且要求稳定,这样采用直接设计法设计的数字控制器应该注意防止振铃现象。Dahlin算法的一般设计步骤为:(1)根据系统性能要求,确定期望闭环系统的参数T0 ,给出振铃幅度RA的指标。(2)根据振铃幅度RA的要求,由RA的计算式(4-51),确定采样周期T,如果T有多解,则选择较大的T。(3)确定整数N=/T。(4)求广义对象的脉冲传递函数G(z)
4、及期望闭环系统的脉冲传递函数。(5)求数字控制器的脉冲传递函数D(z)。(6)求D(z)变换为差分方程,以便于计算机编程相应算法程序。1.2数字控制器D(z)的设计若已知被控对象为具有纯滞后的一阶惯性或二阶惯性环节,即 (1.1) (1.2)Dahlin算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器D(z),使整个闭环系统的传递函数(s)相当于一个一阶惯性纯滞后环节,即 (1.3)式中,为被控对象的纯滞后时间,=NT。为了简单起见,设为采样周期T的整数倍,即N为正整数。T0为期望闭环系统传递函数的时间常数,其值由设计者用试凑法给出。采用带零阶保持器的Z变换方法,对式(1.3)进行离散化处理,有 (1
5、.4)典型计算机控制系统结构图,如图1.1所示。图1.1 典型计算机控制系统结构图由图1.1,可得Dahlin控制器D(z)为 (1.5)由此可知,若被控对象为式(1.1)所示的带纯滞后的一阶惯性环节,则 (1.6)若被控对象为式(1.2)所示的带纯滞后的二阶惯性环节,则 (1.7)其中,;。根据任务书,可知被控对象为具有纯滞后的二阶惯性环节,且其中=1s,T1=2s,T2=1s,K=1,N=/T=1,T0=0.1s,则=0.1548,=0.0939由式(1.7),有由此, (1.8)对式(1.8)等号两边交叉相乘,有U(z)+0.6065 z-1U(z)- z-2U(z)-0.6065 z-3U(z)=6.4599E(z)-6.2946 z-1E(z)+1.4412 z-2E(z)(1.9)得到易于编程的差分方程u(k)=6.4599e(k)-6.2946e(k-1)+1.4412e(k-2)-0.6065u(k-1)+u(k-2)+0.6065u(k-3) (1.10)
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