试验三最小拍控制系统.docx
- 文档编号:6785368
- 上传时间:2023-01-10
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:85.63KB
试验三最小拍控制系统.docx
《试验三最小拍控制系统.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《试验三最小拍控制系统.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
试验三最小拍控制系统
试验三・最小拍控制系统
实验三:
最小拍控制系统
、实验目的
1建立计算机最小拍控制系统的一般概念;
2.掌握有纹波最小拍控制器的设计方法
3•观察无纹波最小拍控制器的设计方法;
4.了解最小拍控制器的优缺点;
5•掌握最小拍控制系统的改进方法。
、实验仪器
1.PC计算机一台
、实验内容
图1
1.针对图一所示的计算机控制系统,考虑输入为
单位速度信号时,进行计算控制算法D(Z)设
计,编程实现最小拍有纹波系统;
2.讨论纹波的生成原因,编程实现最小拍有纹波系统;
纹波产生原因:
控制信号u(t)的变化引起输出的波动
无波纹最小拍系统的设计出了满足有波纹最小拍系统的三个条件外,还必须满足①(Z)包括G(Z)的全部零点。
3.讨论最小拍系统的特点,采取惯性因子法对最小拍控制器加以改进,并研究惯性因子对系统性能的影响。
最小拍系统的特点:
系统对应于典型的输入信号具有最快的响应速度,被控量在最短的时间达到设定值。
局限性:
1)仅适应与一种类型的输入信号
2)系统参数变化引起系统极点位置产生偏移,系统动态性能明显变坏。
3)采样周期的限制。
惯性因子法:
基本思想:
牺牲有限拍的性质为代价,换取系统对不同输入类型性能皆能获得比较满意的控制效果。
方法:
引进惯性因子,改进系统的闭环脉冲传递函数,使系统对多种信号的输入信号都有满意的响应。
1一砂⑵」-叫|ff| 1-碇J1 相当于增加单位圆内实轴上的极点 设被控对象传递函数G(z)5,采样周期Ts=0.1s,s(s+1) 在单位速度输入作用下,采用惯性因子法设计有限拍控制系统,编程仿真实现,并讨论惯性因子对系统性能的影响。 四、实验步骤 1.第一步: 求广义脉冲传递函数 >>Gs=tf([5],[1,1,0]); >>Gz=c2d(Gs,0.1,'zoh')〃求解广义对象的脉 冲传递函数 Transferfunction: 0.02419z+0.02339zA2-1.905z+0.9048 Samplingtime: 0.1 第二步: 确定闭环脉冲传递函数①(Z)由广义对象的闭环脉冲传递函数得延迟因子为z」,则①(Z)应包含该延迟因子 >>[num,den]=c2dm([5],[1,1,0],0.1,'zoh')num= 00.02420.0234 den= 1.0000-1.90480.9048 >>tf2zpk(num) ans= -0.9672 由此可得: G(z)没有单位圆上或圆外的零点 >>tf2zpk(den) ans= 1.0000 0.9048 由此可得: G(z)包含一个单位圆上极点根据物理可实现条件和稳定性条件,① (Z)=zF1(z) 根据零稳态误差条件和稳定性条件,①e(Z)=1- ①(Z)=(1-z)A2*F2(z) 根据①e(Z)=1-①(Z) F1(z)=2-z, F2(z)=1 所以①e(Z)=(1-z)八2>>Qez=tf([1-21],[1,0,0],0.1) >>Qz=1-Qez Transferfunction: 2z-1 zA2 Samplingtime: 0.1 >>Dz=1/Gz*Qz/(1-Qz) Transferfunction: 2zA5-4.81zA4+3.715Z-0.9048 zA2 0.02419zA5-0.02498乙八4-0.0226+ 0.02339zA2 Samplingtime: 0.1 >>Qz=minreal(Dz*Gz/(1+Dz*Gz)); >>Q=2; >> t=0: 0.1: Q;u=t;plot(0: 0.1: Q,u,'r*');hold on >>yt=lsim(Qz,u,t,0);plot(0: 0.1: Q,yt); 结果如图一 2.根据物理可实现条件和稳定性条件以及无纹波条件 _1」 ①(Z)=工*(1+0.9672z「)F1(z) 根据零稳态误差条件和稳定性条件 J ①e(Z)=1-①(Z)=(1-z「)a2*F2(z)根据①e(Z)=1-①(Z) 1 F1(z)=1.2666-0.7583Z J F2(z)=1+0.7334Z 所以①e(Z)=1-1.2666z=0.4668z^-0.7334z' >>Qez=tf([1-1.2666-0.4668 0.7334],[1,0,0,0],0.1); >>Qz=1-Qez Transferfunction: 1.267zA2+0.4668z-0.7334 zA3 Samplingtime: 0.1 设计最小拍无纹波系统控制器 >>Dz=1/Gz*Qz/(1-Qz)Transferfunction: 1.267zA7-1.946北八6-0.4765北八5+1.819 zA4-0.6636zA3 0.02419zA7-0.007241zA6-0.04092zA5+ 0.006818zA4+0.01716北八3 Samplingtime: 0.1 >>Qz=minreal(Dz*Gz/(1+Dz*Gz)); >>Q=2; >>t=0: 0.1: Q;u=t;plot(0: 0.1: Q,u,'r*');holdon >>yt=lsim(Qz,u,t,0);plot(0: 0.1: Q,yt); 结果如图二 3.改变a的值,观测实验结果 a=0.8 Qez=tf([1-1.2666-0.46680.7334],[1,0.8,0,0],0.1);Qz=1-Qez;Dz=1/Gz*Qz/(1-Qz);Qz=minreal(Dz*Gz/(1+Dz*Gz)); Q=2; t=0: 0.1: Q;u=t;plot(0: 0.1: Q,u,'r*');holdonyt=lsim(Qz,u,t,0);plot(0: 0.1: Q,yt); 结果如图三 a=0.5 Qez=tf([1-1.2666-0.46680.7334],[1,0.5,0,0],0.1);Qz=1-Qez >>Dz=1/Gz*Qz/(1-Qz) >>Qz=minreal(Dz*Gz/(1+Dz*Gz)); Q=2; t=0: 0・1: Q;u=t;plot(0: 0・1: Q,u,'r*');holdonyt=lsim(Qz,u,t,0);plot(0: 0.1: Q,yt); 结果如图四 a=0.2 Qez=tf([1-1.2666-0.46680.7334],[1,0.2,0,0],0.1);Qz=1-Qez>>Dz=1/Gz*Qz/(1-Qz) >>Qz=minreal(Dz*Gz/(1+Dz*Gz)); Q=2; t=0: 0.1: Q;u=t;plot(0: 0.1: Q,u,'r*');holdonyt=lsim(Qz,u,t,0);plot(0: 0.1: Q,yt); 结果如图五 二国 '—園 三国 Z819JklZVV8090kOSO0 ]J i-K JJJJ ] £ 1J~-_ Aj* * 4 ■_i 9 90 L 津”斗 >< *— 91 "k jiI.'' ¥ +' 乙 图五 综上可得: 最小拍系统的特点: 系统对应于典型的输入信号具有最快的响应速度,被控量在最短的时间达到设定值。 局限性: 1)仅适应与一种类型的输入信号 2)系统参数变化引起系统极点位置产生偏移,系统动态性能明显变坏。 3)采样周期的限制。 惯性因子法: 基本思想: 牺牲有限拍的性质为代价,换取系统对不同输入类型性能皆能获得比较满意的控制效果。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 试验 最小 控制系统