计算机控制课程设计-参考.docVIP

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1班　 　 　　 学　　号　　　　（自己填，完整的学号）　 　 学生姓名　　　 (自己填) 　 　 　　 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- 学系学部 机电与信息工程学部 11电气1班 学 号 （自己填） 一、课程设计（论文）的内容 已知传递函数为， （1）（2）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、单位阶跃响应。 1、数字控制器D(z)的理论计算； 2matlab仿真； 3、完成课程设计报告的撰写。 1 选择课题，明确设计要求，查阅资料 校内 6. 2 理论计算 校内 6.~6.10 3 Matlab仿真及结果分析 校内 6.1~6.12 4 课程设计报告的撰写 校内 6.13~1 五、应收集的资料及主要参考文献 1、计算机控制系统 2、自动控制原理 3、matlab在自动控制中的应用 计划完成日期： 2014年 06 月15 日 教学单位责任人签章： 目录 1数字控制器D(z)的设计 1 2 matlab仿真及分析 3 参考文献 5 1理论分析 1.1Dahlin算法的一般设计步骤 数字控制器D(z) （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Φ(s)相当于一个一阶惯性纯滞后环节，即 （1.3） 式中，τ为被控对象的纯滞后时间，τ=NT。为了简单起见，设τ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 （1.4） 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一阶惯性环节，且其中τ=0.76s，T1=0.4s，K=1，N=τ/T=1.52≈1，T0=0.15，则由式（1.6），有 由此， （1.8） 对式（1.8）等号两边交叉相乘，有 U(z)-0.0357z-1U(z)-0.9643z-2U(z)=1.3515E(z)-0.3872z-1E(z) （1.9） 得到易于编程的差分方程 u(k)=1.3515e(k)-0.3872e(k-1)+0.0357u(k-1)+0.9643u(k-2) （1.10） 2 matlab仿真及分析 本文采用matlab软件中建立.m文件进行仿真。其仿真程序如下： ts=0.5; %采样周期 u_2=0;u_1=0;y_1=0;e_1=0; %初始化 for k=1:1:50; %测试得到50个输出 time(k)=k*ts; r=1; %单位阶跃输入时 y(k)=0.713*u_2+0.287*y_1;%系统输出响应 e(k)=r-y(k); u(k)=1.3515*e(k)-0.387*e_1+0.0357*u_1+0.9643*u_2;%控制器输出 y_1=y(k); e_1=e(k); u_2=u_1; u_1=u(k); end plot(time,r,r,time,y,g,time,u,:,linewidth,2);%绘制系统输入、输出、控制器输出 xlabel(time(s));ylabel(r,y); legend(step input,output tracking); 运行上述程序，得仿真结果如图2.1所示。因此，本设计给出的Dahlin控制器，使系统经过约2s，系统的单位阶跃响应达到稳定，且稳定误差为0，控制