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1、.-?计算机控制技术?综合设计题学院：电气工程学院年级：08级1班学号：59：一婕..word.zl-.-综合设计题太源跟踪系统利用伺服系统控制太阳电池帆板的移动，使其跟踪并始终垂直于太线，最大程度地承受太阳能。太源跟踪系统由感光器与检测线路和电机的功率放大器〔可以简化视为一个增益放大环节〕，太阳帆板〔作为直流力矩电机的负载，可以近似看作常值转动惯量加到电机轴上〕，电机位置传感器〔其输出与电机转角成正比的电压信号〕和直流力矩电机组成。太源跟踪系统如题图a所示。计算机控制系统方块图如题图b所示。E(z
2、)TD(z)TZOH(a)(b)图太源跟踪计算机控制系统..word.zl-.-试用连续域-离散化设计方法设计数字控制器，满足如下指标要求：〔1〕超调量；〔2〕上升时间；〔3〕调节时间。〔4〕静态速度误差系数。设计要求：（1）计算未加控制器时的性能指标，并绘出仿真曲线；（2）设计连续域控制器D(s)，写出设计步骤，验算加控制器后的性能指标，并绘出仿真曲线；（3）选用两种适宜的离散化方法，将D(s)离散为D(z)。并绘制采样周期T分别为0.01s，0.05s，0.1s时，计算机控制系统的单位阶跃响应仿
3、真曲线，记录时域指标，计算。比拟两种离散化方法的性能，并说明连续域-离散化设计与采样周期T的关系。比拟离散化前后系统的阶跃响应曲线，分析离散化后系统性能变化的原因。（4）最终选定你认为最适宜的一种离散化方法和采样周期。说明：所有的仿真都需有程序清单或simulink模型。（1）未加控制器时①%绘制出闭环系统的单位阶跃响应曲线num=[0,0,2*615.91];den=[1,20,0];G=tf(num,den);..word.zl-.-F=feedback(G,1);step(F)由图计算，超调量
4、σ％=38.9%，上升时间=0.0555s，调节时间=0.391s〔=2%〕。②%求特征根，判断系统的稳定性c=num+den;r=roots(c)语句执行结果：r=-10.0000+33.6425i-10.0000-33.6425i即系统的特征根均有负实部，故该系统是稳定的%求静态速度误差系数..word.zl-.-symssKvG=2*615.91/(s^2+20*s);Kv=limit(s*G,s,0)运行结果：Kv=61591/1000〔2〕在未加控制器时，只有超调量σ％不满足要求。此题采用
5、Bode图设计法来求D(s)。由高阶系统性能指标间的关系：Mr=和σ％=0.16+0.4〔Mr-1〕〔1≤Mr≤1.8〕，再由上面的指标围可得：Mr≤1.05,≥73①作原系统的Bode图num=[0,0,2*615.91];den=[1,20,0];G=tf(num,den);figure(1);margin(G);holdon..word.zl-.-幅值稳定裕度：Lh=Infdb相位稳定裕度：=31.7不满足要求②求超前校正器的传递函数要求≥72.3，并附加5，取=77.3，设超前校正器的传递函
6、数Gc(s)=num=[0,0,2*615.91];den=[1,20,0];sope=tf(num,den);[mag,phase,w]=bode(sope);gama=72.3;..word.zl-.-[mu,pu]=bode(sope,w);gama1=gama+5;gam=gama1+pi/180;alfa=(1-sin(gam))/(1+sin(gam));adb=20*log10(mu);am=10*log10(alfa);wc=spline(adb,w,am);T=1/(wc*sqrt
7、(alfa));alfat=alfa*T;Gc=tf([T1],[alfat1])运行结果：Transferfunction:0.06889s+1--------------0.002134s+1得校正器传递函数Gc(s)=③检验校正后系统是否满足题目要求clearnum=[0,0,2*615.91];den=[1,20,0];s1=tf(num,den);..word.zl-.-num2=[0.06889,1];den2=[0.002134,1];s2=tf(num2,den2);sope=s1*
8、s2;margin(sope)幅值稳定裕度：Lh=Infdb相位稳定裕度：=83.7，满足要求。④计算系统校正后阶跃响应及其性能指标%绘制校正后系统的阶跃响应曲线num=[0,0,2*615.91];den=[1,20,0];..word.zl-.-s1=tf(num,den);num2=[0.06889,1];den2=[0.002134,1];s2=tf(num2,den2);sope=s1*s2;Q=feedback(sope,1);step(Q)gridon超
