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1、課程設(shè)計采樣控制系統(tǒng)仿真實驗姓名：鄒晶學號：08001421指導老師：鄧萍實驗時間：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.當控制器為，試設(shè)計一個能滿足要求的控制器（要求用根軌跡法和頻率響應(yīng)法進行設(shè)計）；72．1進行根軌跡校正：82.2頻率校正：123.將采樣周期取為，試確定與對應(yīng)的數(shù)字控制器（要求用多種方法進行離散化，并進行性能比較）；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
2、4和5的仿真結(jié)果；277.討論采樣周期的不同選擇對系統(tǒng)控制性能的影響；288.如控制器改為PID控制器，請確定滿足性能指標的PID控制器參數(shù)。338.1用最優(yōu)PID控制法設(shè)計：339.如希望盡可能的縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間，請設(shè)計相對應(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采用無紋波最少拍系統(tǒng)設(shè)計3710.實驗小結(jié)：4041采樣控制系統(tǒng)仿真實驗一、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)來改善系統(tǒng)的性能，使得相角裕度大于，調(diào)節(jié)時間小于1s(2%準則)1.繪制碾磨控制
3、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；2.當控制器為，試設(shè)計一個能滿足要求的控制器（要求用根軌跡法和頻率響應(yīng)法進行設(shè)計）；3.將采樣周期取為，試確定與對應(yīng)的數(shù)字控制器（要求用多種方法進行離散化，并進行性能比較）；4.仿真計算連續(xù)閉環(huán)系統(tǒng)對單位階躍輸入的響應(yīng)；5.仿真計算數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)對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系統(tǒng)控制性能的影響；8.如控制器改為PID控制器，請確定滿足性能指標的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)時間，
4、請設(shè)計相對應(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。41采樣控制系統(tǒng)仿真實驗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)仿真實驗Bode圖：截止頻率為1.88rad/s,相角裕度為69°41采樣控制系統(tǒng)仿真實驗N=0;R=0;Z=P-R=0;該系統(tǒng)穩(wěn)定。41采樣控制系統(tǒng)仿真實驗2.當控制器為，試設(shè)計一個能滿足要求的控制器（要求用根軌跡法和頻率響應(yīng)法進行設(shè)計）；調(diào)節(jié)
5、前Gs=tf(10,[150]);Close_S=feedback(Gs,1);Step(Close_S,'b');holdon41采樣控制系統(tǒng)仿真實驗設(shè)計前調(diào)節(jié)時間為1.18s設(shè)計前截止頻率為1.88rad/s,相角裕度為69°（第一問中）2．1進行根軌跡校正：要使得根軌跡向左轉(zhuǎn)，要加入零點?？紤]到校正裝置的物理可實現(xiàn)性，加入超前校正裝置。41采樣控制系統(tǒng)仿真實驗由上圖確定：a=6.512，b=11.499（上圖a表示零點，b表示極點）41采樣控制系統(tǒng)仿真實驗檢驗性能：>>Ds=tf(10*[16.5
6、12],[111.499]);Gs=tf(10,[150]);Close_S=feedback(Ds*Gs,1);Step(Close_S,'b');holdon41采樣控制系統(tǒng)仿真實驗調(diào)節(jié)時間為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)仿真實驗相角裕度為48°，符合要求。2.2頻率校正：詳細設(shè)計要求：靜態(tài)速度誤差為2
7、0，相角裕度不小于45°，調(diào)節(jié)時間小于1s（2%）。A.根據(jù)靜態(tài)誤差指標確定開環(huán)增益B.據(jù)確定的增益K，畫出如下增益經(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)仿真實驗校正前的相角裕度為28°C.計算為滿足設(shè)計要求所需增加的相位超前角度從圖可知為滿足設(shè)計要求，還須25度左右的超前相角。即令D.計算E.選定最大超前角發(fā)生頻率因為校正環(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)仿真實驗計算超前環(huán)節(jié)的時間常數(shù)因子
8、T和校正環(huán)節(jié)的交接頻率H.對以上設(shè)計所得進行檢驗，看是否滿足設(shè)計要求。I．性能驗證：Ds=tf(24.638*[17.65],[118.836]);Gs=tf(10,[150]);Close_S=feedback(Ds*Gs,1);Step(Close_S,'b');holdon41采樣控制系統(tǒng)仿真實驗調(diào)節(jié)時間為0.573，滿足設(shè)計要求。G=zpk([-7.65],[0,-5,-18.836],240.638);margin(G);41采樣
