广东工业大学计算机控制课程设计.docx

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）