最小拍控制设计（论文）2

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1、《计算机控制》课程设计报告题冃:姓名：XXXXXXXX学号:XXXXXXXX姓名：XXXXXX学号:XXXXXXXX姓名：XXXXXX学号:XXXXXXXX2011年12刀23H《计算机控制》课程设计任务书11、题目分析22、控制系统设计22.1、有波纹最小拍控制器的计算22.1.1.计算广义对象脉冲传函了朮22.1.2、计算有波纹最小拍控制器D(z)32.2、有波纹最小拍控制系统框图32.4、有波纹最小拍控制系统SIMULINK仿真43、硬件电路设计及元件选型53.1、AD转换器63.2、DA转换器73.3、控制器84、程序流程

2、图及源程序94.2、定时器TO的初值计算104.3、源程序及注释：115、设计工作总结及心得体会126、参考文献13《计算机控制》课程设计任务书专业白动化班级XXXXXXXXX学生XXXXXXXXXXXXXXXXXXX指导教师XXXXXXXXXXXX题A最小拍控制设计设计时间2011年12月17□至2011年12月23□共1周设计要求设计任务：设单位反馈线性定常离散系统的连续部分和零阶保持器的传递函101一严数分别为G(S)=,Gh(s)=—,采样周期T二0.05s,设计数s(s+1)S字控制器D(z)，要求系统在单位斜坡输入时实

3、现最小拍控制。方案设计：1.采用Matlab完成控制系统的建立、分析、设计仿真；2.选择元器件，完成电路设计，控制器采用MCS-51系列单片机(传感器、功率接口以及人机接口等可以暂不涉及)，使用Protel绘制原理图；3.单片机编程实现控制器算法。报告内容：1.控制系统仿真和设计步骤，应包含Matlab仿真的性能曲线、采样周期的选择、数字控制器的脉冲传递函数和差分方程；2.元器件选型，电路设计，以及绘制的Protel原理图；3.软件流程图，以及含有详细注释的源程序；4.设计工作总结及心得体会；5.列出所查阅的参考资料。指导教师签字

4、:系(教研室)主任：2011年12月16口1、题目分析设单位反馈线性定常离散系统的连续部分和零阶保持器的传递函数分别为G(s)=10,Gh(s)=l~eT,采样周期T=().()5s,设计数字控制器D⑵,s(s+l)$要求系统在单位斜坡输入时实现最小拍控制。2、控制系统设计2.1、最小拍控制器的计算2.1.1、计算广义对象脉冲传函G(z)带零阶保持器的广义被控对象为G(s)通过HlQtlElb,Z变换程序为np=[O010];dp二[110];hs=tf(np,dp);hz=c2d(hs,0.05)结果为Transferfunct

5、ion:0.01229z+0.01209z2-1.951z+0.9512Samplingtime:0.05即G(z)_0.01229z+0.012091.951z+0.95122.1.2、计算有波纹最小拍控制器D(z)输入为单位斜坡信号吋，叭⑵=(l-z")2,①(z)=i—叭⑵=2广-厂，则~、1①⑵0.2458^2+0.01189z-0.012091)(z)=x=G(z)Q(z)z4-3.95lz3+5.8532z2-3.8532z+0.95122・2、有波纹最小拍控制系统框图2.3、冇波纹最小拍控制系统Matlab仿真通过M

6、atlab观察阶跃输入响应输出程序如K:num=[2T];den二[1-21];fai=tf(num,den,0.05);dz二(l/hz)*faizpk(dz)Zero/pole/gain:162.6777(z-1)(z-0.9512)(z-0.5)(z+0.9835)(z-1)^2即；D(z)=162.677(1—0.9512厂)(1一0.5厂)(l+0.9835z")(l-厂)2.3、有波纹最小拍控制系统simulink仿真ToWorkspace3—>eToWorkspace2ScopelScope37zeros(z)pol

7、es(z)RampDiscreteZero-PoleClockToWorkspace仿真结果为:(1)系统输入「输出曲线C及误茅c的图形如2(3)控制器输出u(k)曲线如下:通过仿真曲线看出：控制器D(z)满足设计耍求，系统的误差来回衰减振荡，不能保证采样点Z间没有误并,这也就是所说的最小拍系统的纹波现象。可以看出控制器输出u(K)-直有波动，这也是纹波产生的原因。纹波的产生不仅浪费了执行机构的功率也增加了设备的机械损耗。D(z)=将E(z)得系统的差分方程为：u(k)=162.677幺伙)-73.399%伙-1)-77.3692

8、幺伙-2)+0.0165“伙-1)+0.9835饥仇一2)3、硬件电路设计及元件选型控制器部分由AD转换器，DA转换器和AT89C51单片机组成。模数转换芯片采用ADC0809,数模转换芯片采用DAC0832。・■・■HtJ—i--士主=g:g.三