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PAGE \* MERGEFORMAT 1 《计算机控制》课程设计任务书 学 号 班 级 学 生 指导教师 题 目 零极点匹配离散化 设计时间 2012年 7 月 2 日 至 2012 年 7 月 9 日 共 1 周 设计要求 设计任务：（按照所选题目内容填写） 已知连续系统控制器传函为，T=0.5s，比较有三个和有两个无穷远处零点的零极点匹配方法的离散化频率响应曲线，实现有三个无穷远处零点的零极点匹配结果。 方案设计： 完成控制系统的分析、设计； 选择元器件,完成电路设计，控制器采用MCS-51系列单片机(传感器、功率接口以及人机接口等可以暂不涉及)，使用Protel绘制原理图； 编程实现单片机上的控制算法。 报告内容: 控制系统仿真和设计步骤，应包含性能曲线、采样周期的选择、数字控制器的脉冲传递函数和差分方程； 元器件选型，电路设计，以及绘制的Protel原理图； 软件流程图，以及含有详细注释的源程序； 设计工作总结及心得体会； 列出所查阅的参考资料。 指导教师签字： 系（教研室）主任签字： 2012年 6 月 28 日 目录 设计目的…………………………………………………………………3 设计要求…………………………………………………………………3 设计任务…………………………………………………………………3 设计方法与步骤…………………………………………………………3 1.设计原理分析………………………………………………………….3 2.MATLAB程序与响应曲线……………………………………………5 3.Protel原理图…………………………………………………….…….10 4.单片机程序流程图……………………………………………………12 5.KEIL程序…………………………………………………………13 设计心得体会…………………………………………………………...15 参考文献…………………………………………………………………16 设计目的 了解控制系统设计的一般方法、步骤。 2、掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。 3、掌握对系统进行离散化的方法。 4、掌握MATLAB,protel,visio,keil等软件的基本操作。 二.设计要求 1. 完成控制系统的分析、设计； 2.选择元器件,完成电路设计，控制器采用MCS-51系列单片机(传感器、功率接口以及人机接口等可以暂不涉及)，使用Protel绘制原理图； 3.编程实现单片机上的控制算法。 三．设计任务 已知连续系统控制器传函为，T=0.5s，比较有三个和有两个无穷远处零点的零极点匹配方法的离散化频率响应曲线，实现有三个无穷远处零点的零极点匹配结果。 四.设计方法与步骤 1.设计原理分析 所谓零极点匹配法，就是按照z变换的定义z=esT,将模拟控制器D(s)在s平面上的零点和极点一一对应地映射到z平面上，使数字控制器D（z）的零极点与模拟控制器D（s）的零极点完全对应 。 变换后D(z)的分∞母和分子的阶次总是相等的，当D(s)的极点数比零点数多时，缺少的零点可视作在无穷远处存在零点，可用z平面上的z=-1的零点匹配。 方法： （a）.零极点分别按照z=esT （b）.如果mn,表明在s=∞处有零点，则将该零点映射到z=-1处 s→∞相当于在主频段-л/T =ω=л/T中 ω→л/T对应z=-1点 （c）.D(z)中增益K的确定： D（s）|s=0=D(z) |z=1 如果D（s）分子中s因子，可按高频段增益相等，或者某频段幅频相等确定 D（s）|s=∞=D(z) |z=-1 |D(jω1)|=|D( 注意：在MATLAB 工具箱中，讲一个s=∞零点映射成了z=∞零点，其他的s=∞零点映射成z=-1的零点，分子会比分母低一阶. 1有两个无穷远处零点的零极点匹配方法 由方程 可得其极点为s1,2=-0.4±j0.9165，=-1 z1,2=e(-0.4±j0.9165)T=0.,408±j0.5313, 有三个无穷远处的零点，可映射为,由于在MATLAB工具箱中，将一个s=∞零点映射成了z=∞零点，故由MATLAB零极点匹配方法得到的是两个无穷远处的零极点匹配结果： 0.01985 z^2 + 0.0397 z + 0.01985 D（z）= z^3 - 2.075 z^2 + 1.56