最少拍设计实验报告.doc

最少拍系统设计实验 一、实验目的： 掌握最少拍系统的设计方法 二、实验设备及软件： 微机一台，MATLAB软件5.3版本以上 实验原理框图： 四、实验内容及要求 （1）理想最少拍的设计 设广义被控对象为： ，T=0.1，经采样离散后 要求：设计单位阶跃输入的最少拍控制器D(z)，绘制y(k)、u(k)响应曲线，指出几拍之后输出准确跟踪输入。 稳定性与无波纹设计 设被控对象为 ： 广义被控对象： 求：(1)单位阶跃输入下的最少拍控制器D(z)、U(z)，绘制y(k)、u(k)响应曲线。 (2)系统是否稳定，为什么？若不稳定，试设计稳定的最少拍控制器，并绘出y(k)、u(k)响应曲线。 (3)输出响应y(k)在采样点间是否存在波纹？若有波纹，试设计系统的无波纹控制器，并绘制y(k)、u(k)响应曲线。 注意： 有波纹不稳定时控制器为 自己先计算出有波纹稳定和无波纹稳定时控制器。 五.实验过程及结果 理想最少拍的设计 设计过程： 由于是单位阶跃输入，则，且可以计算出 （2）simulink模块如下： （3）实验结果： 控制器输出曲线： 系统输出曲线： 分析：2拍后输出准确跟踪输入。 2.稳定性与无波纹设计 （1）设计过程： 由于是单位阶跃输入，则，且可以计算出 搭建simulink模块如下： （3）实验结果： 控制器输出曲线： 系统输出曲线： （4）结果分析：已知广义被控对象是 由于存在圆外的零点，则理想最小拍是无法让系统稳定下来，如上仿真结果，也证明了分析的正确性，理想最小拍是无法将此系统稳定下来的。 设计稳定的最少拍 (1)设计过程： 由于是单位阶跃输入，且无不稳定的极点，则有 ； 由于对象有一阶的纯迟延，且存在不稳定的零点，则有 且，综合以上三式： 可以计算出 (2)搭建simulink模块如下： (3)实验结果： 控制器输出曲线： 系统输出曲线： 结果分析：由以上仿真结果可得输出响应在采样点间存在波纹。 设计无波纹最小拍 （1）设计过程： 由于是单位阶跃输入，且无不稳定的极点，则有 ； 由于对象有一阶的纯迟延，且所有零点，则有 且，综合以上三式： 可以计算出 搭建simulink模块如下： 实验结果： 控制器输出曲线： 系统输出曲线： 实验总结 本次实验基本达到了预期目标。通过此次实验，我熟悉了最小拍系统的设计方法，知道了最少拍无波纹控制设计，消除了系统输出在采样点间的波纹，并在一定程度上减少了控制能量，降低了对参数的敏感性。这次实验，让我对书本上的知识有了更好的理解，收获了很多，感谢老师的悉心指导。