采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)

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1、課程設(shè)計(jì)采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)姓名：鄒晶學(xué)號(hào)：08001421指導(dǎo)老師：鄧萍實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2010年6月27日--2010年7月8日41目錄一、系統(tǒng)分析：31.繪制碾磨控制系統(tǒng)開環(huán)根軌跡圖、BODE圖和奈奎斯特圖，并判斷穩(wěn)定性；42.當(dāng)控制器為，試設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足要求的控制器（要求用根軌跡法和頻率響應(yīng)法進(jìn)行設(shè)計(jì)）；72．1進(jìn)行根軌跡校正：82.2頻率校正：123.將采樣周期取為，試確定與對(duì)應(yīng)的數(shù)字控制器（要求用多種方法進(jìn)行離散化，并進(jìn)行性能比較）；174、5、6：連續(xù)，離散單位階躍輸入響應(yīng)比較256.比較并討論4和5的仿真結(jié)果；

2、277.討論采樣周期的不同選擇對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響；288.如控制器改為PID控制器，請(qǐng)確定滿足性能指標(biāo)的PID控制器參數(shù)。338.1用最優(yōu)PID控制法設(shè)計(jì)：339.如希望盡可能的縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的最小拍控制器，并畫出校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。379.1采用無(wú)紋波最少拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)3710.實(shí)驗(yàn)小結(jié)：4041采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)一、系統(tǒng)分析：某工業(yè)碾磨系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為要求用數(shù)字控制器D(z)來(lái)改善系統(tǒng)的性能，使得相角裕度大于，調(diào)節(jié)時(shí)間小于1s(2%準(zhǔn)則)1.繪制碾磨控制系統(tǒng)開環(huán)根軌跡圖、Bode圖和奈奎斯

3、特圖，并判斷穩(wěn)定性；2.當(dāng)控制器為，試設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足要求的控制器（要求用根軌跡法和頻率響應(yīng)法進(jìn)行設(shè)計(jì)）；3.將采樣周期取為，試確定與對(duì)應(yīng)的數(shù)字控制器（要求用多種方法進(jìn)行離散化，并進(jìn)行性能比較）；4.仿真計(jì)算連續(xù)閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)；5.仿真計(jì)算數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)；6.比較并討論4和5的仿真結(jié)果；7.討論采樣周期的不同選擇對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響；8.如控制器改為PID控制器，請(qǐng)確定滿足性能指標(biāo)的PID控制器參數(shù)。9.如希望盡可能的縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的最小拍控制器，并畫出校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)

4、曲線。41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)1.繪制碾磨控制系統(tǒng)開環(huán)根軌跡圖、Bode圖和奈奎斯特圖，并判斷穩(wěn)定性；G=zpk([],[0-5],10);sisotool(G);margin(G);根軌跡圖41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)Bode圖：截止頻率為1.88rad/s,相角裕度為69°41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)N=0;R=0;Z=P-R=0;該系統(tǒng)穩(wěn)定。41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)2.當(dāng)控制器為，試設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足要求的控制器（要求用根軌跡法和頻率響應(yīng)法進(jìn)行設(shè)計(jì)）；調(diào)節(jié)前Gs=tf(10,[150]);Close_S=feedback(Gs

5、,1);Step(Close_S,'b');holdon41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前調(diào)節(jié)時(shí)間為1.18s設(shè)計(jì)前截止頻率為1.88rad/s,相角裕度為69°（第一問(wèn)中）2．1進(jìn)行根軌跡校正：要使得根軌跡向左轉(zhuǎn)，要加入零點(diǎn)?？紤]到校正裝置的物理可實(shí)現(xiàn)性，加入超前校正裝置。41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)由上圖確定：a=6.512，b=11.499（上圖a表示零點(diǎn)，b表示極點(diǎn)）41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)性能：>>Ds=tf(10*[16.512],[111.499]);Gs=tf(10,[150]);Close_S=feedba

6、ck(Ds*Gs,1);Step(Close_S,'b');holdon41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)時(shí)間為0.863s，符合要求。>>G=zpk([-6.512],[0,-5,-11.499],10);>>margin(G);>>G=zpk([-6.512],[0,-5,-11.499],100);margin(G);41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)相角裕度為48°，符合要求。2.2頻率校正：詳細(xì)設(shè)計(jì)要求：靜態(tài)速度誤差為20，相角裕度不小于45°，調(diào)節(jié)時(shí)間小于1s（2%）。A.根據(jù)靜態(tài)誤差指標(biāo)確定開環(huán)增益B.據(jù)確定的增益K，畫出

7、如下增益經(jīng)調(diào)整后的未校正系統(tǒng)的Bode圖G=zpk([],[0,-5],100);margin(G);41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)校正前的相角裕度為28°C.計(jì)算為滿足設(shè)計(jì)要求所需增加的相位超前角度從圖可知為滿足設(shè)計(jì)要求，還須25度左右的超前相角。即令D.計(jì)算E.選定最大超前角發(fā)生頻率因?yàn)樾Ｕh(huán)節(jié)在最大超前相角處有10loga的幅值提升，所以把F.據(jù)式41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)計(jì)算超前環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)因子T和校正環(huán)節(jié)的交接頻率H.對(duì)以上設(shè)計(jì)所得進(jìn)行檢驗(yàn)，看是否滿足設(shè)計(jì)要求。I．性能驗(yàn)證：Ds=tf(24.638*[17.65],

8、[118.836]);Gs=tf(10,[150]);Close_S=feedback(Ds*Gs,1);Step(Close_S,'b');holdon41采樣控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)時(shí)間為0.573，滿足設(shè)計(jì)要求。G=zpk([-7.65],[0,-5,-18.836],240.638);margin(G);41采樣