计算机控制课程设计达林算法计算机控制系统设计.docx

1、计算机控制课程设计达林算法计算机控制系统设计 课 程 设 计基本信息学生姓名： 由小玉 学 号： 090220319 院系名称： 信息与电气工程学院 课程设计名称： 计算机控制课程设计 同组人姓名： 蒯庆华 王安琪 教师评语及课程设计成绩 评语： 成绩： 教师签字：年 月 日课程设计（论文）任务书专 业仪器科学与技术班 级0902203学 生由小玉指导教师李剑锋题 目计算机控制课程设计子 题达林算法计算机控制系统设计设计时间2012年12 月19日 至 2012 年 12 月 25日 共 1 周设计要求某过程对象的传递函数为：，采用零阶保持器，采样周期，试：试:1、从理论上设计的达林算法控制器

2、。2、利用MATLAB的Simulink仿真工具系统进行仿真，分析系统的输出和控制器的输出。3、分析系统的振铃现象，并对达林算法控制器进行改进，并利用MATLAB的Simulink仿真工具进行仿真。4、利用MATLAB的控制工具箱，对无振铃现象的系统进行仿真，绘制系统的输出响应曲线。5、将控制器转化为差分方程，利用MATLAB的M-文件，绘制系统的输出响应曲线和控制器的输出序列。指导教师签字： 系（教研室）主任签字：年 月 日一、从理论上设计的达林算法控制器。 1、求达林算法所期望的闭环脉冲传递函数 因为所以 又有 带入达林算法所要期望的闭环脉冲传递函数，可得：系统的闭环误差脉冲传递函数为：2

3、、求广义对象的脉冲传递函数：3、数字控制器为： 二、利用MATLAB的Simulink仿真工具系统进行仿真，分析系统的输出和控制器的输出。1、simulink仿真图：2、达林算法下，单位阶跃输入时的输出响应为：分析：输出响应曲线没有超调，但是调节时间长,大约为15s。3、达林算法下，单位节约输入时数字控制器的输出响应：分析：数字控制器的输出序列以2T为周期上下振荡，出现振铃现象，振铃现象会增加执行机构的磨损，甚至有交互作用的所参数系统中会影响系统的稳定性，因此应采取措施消除。三、分析系统的振铃现象，并对达林算法控制器进行改进，并利用MATLAB的Simulink仿真工具进行仿真。1、分析产生振

4、铃现象的原因：在单位圆的左半平面的实轴上有极点。2、振铃现象的消除方法：找出造成振铃现象的因子，然后令z=1即可。 修改后的数字控制器：仿真图如下：输出响应曲线如下：数字控制器输出曲线：分析：振铃现象消除后，系统的稳态性能不变，动态性能变差，调节时间变长且产生超调。数字控制器的输出很快衰减，消除了振铃现象。四、利用MATLAB的控制工具箱，对无振铃现象的系统进行仿真，绘制系统的输出响应曲线。1、matlab程序如下：t=0:1:50;r=step(1,1,t);num=1;den=1 1 0;G=tf(num,den,iodelay,2);Gd=c2d(G,1,ZOH)num1=0.622 -

5、0.851 0.229 0;den1=1 -0.607 0 -0.393;Dd=tf(num1,den1,1)sysopen=Gd*Dd;sysclose=feedback(sysopen,1);y=step(sysclose,t);plot(t,r,b,t,y,r);grid on;2、无振铃现象的仿真图：分析：无振铃系统稳态性能不变，但是动态性能变差，出现了超调。五、将控制器转化为差分方程，利用MATLAB的M-文件，绘制系统的输出响应曲线和控制器的输出序列。1、差分方程如下：未消除振铃现象： 消除振铃现象后：2、matlab的M文件绘图程序如下：uk1=0;uk2=0;uk3=0;uk4

6、=0;yk1=0;yk2=0;ek1=0;ek2=0;ts=1;for k=1:1:30 time(k)=k*ts;r(k)=1;y(k)=1.368*yk1-0.368*yk2+0.368*uk3+0.264*uk4;e(k)=r(k)-y(k);u(k)=0.607*uk1+0.393*uk3+0.622*e(k)-0.851*ek1+0.229*ek2;uk4=uk3;uk3=uk2;uk2=uk1;uk1=u(k);yk2=yk1;yk1=y(k);ek2=ek1;ek1=e(k);endu1k1=0;u1k2=0;u1k3=0;u1k4=0;y1k1=0;y1k2=0;e1k1=0;

7、e1k2=0;for k=1:1:30 time(k)=k*ts;r1(k)=1;y1(k)=1.368*y1k1-0.368*y1k2+0.368*u1k3+0.264*u1k4;e1(k)=r1(k)-y1(k);u1(k)=1.068*e1(k)-1.461*e1k1+0.393*e1k2-0.111*u1k1+0.436*u1k2+0.393*u1k3+0.282*u1k4;u1k4=u1k3;u1k3=u1k2;u1k2=u1k1;u1k1=u1(k);y1k2=y1k1;y1k1=y1(k);e1k2=e1k1;e1k1=e1(k);endfigure(1);plot(time-1

8、,y1,r,time-1,y,b-);grid on;figure(2);stem(time-1,u,k*);grid on;figure(2);stem(time-1,u1,k*);grid on;仿真图如下：系统输出响应：未消除振铃现象的控制器的输出：消除振铃现象的控制器的输出：分析：如图所示，振铃现象消除后，系统的稳态性能不变，动态性能变差，调节时间变长且产生超调。数字控制器的输出很快衰减，消除了振铃现象，而且减小震荡现象，减弱执行机构的磨损情况。六、课程设计心得体会通过本次课程设计，我对matlab这个软件的使用更加熟练，但是还是对画图的一些函数了解不够深刻，课后我会更加努力去学习这个软件的使用。除外我还对达林算法有了更深刻的认识和了解，能够更加熟练的运用课上所学的知识学以致用。通过本次课程设计提高了自己的实际动手能力和独立思考的能力，在设计过程中我也可以发现了自己的不足之处，在以后的学习中要及时弥补自己的缺点。