实验七大林算法.doc

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1、实验七大林算法§7.1大林算法一．实验要求D(Z)RCE搭建如图系统，编程实现大林算法。二．实验说明采样周期T=0.2S，大林设计目标定为：式中。D（Z）算法计算机输入为E（Z），输出为U（Z），有：式中与取值范围：-0.9999-+0.9999。根据设计要求，确定计算机的D（Z）各个系数。将D（Z）式写成差分方程，则有：式中：～误差输入，～计算机输出。计算机运算设有溢出处理，当计算机控制输出超过00H-FFH时（对应于模拟量-5V～+5V），则计算机输出相应的极值00H或FFH。三．实验步骤1．接线：实际系统线路示意图如下，①信号发

2、生器模块B4的输出OUT作为系统输入R。将B4中S和ST用短路套短接，S2置0.2-6s档，S1置阶跃档，观察B4单元的OUT端波形，调W8使其约为2.3V，调W9使T约5S。②使用运放模块从左到右依次A2、A4、A7搭建图中模拟部分电路。最后10K电阻由A6中的两个H孔来构建方法如下（由板子上的连线可知A6中的1个H孔与8孔插座的上4个孔相连，另一个孔与8孔插座的下4个孔相连，将C与A6中的一个H孔相连，在8孔插座中插入10K电阻，再将另一个H孔与A2中的IN端相连）。③图中E点接A/D转换模块B5的IN7。④搭建D/A转换单元。D

3、/A单元的输出（OU）接至第三个运放的输入端。2．示例程序：见Cp7_1源文件。3．行虚拟示波器（方法参见实验1中的运行示虚拟波器方法）.。4．现象：运行程序，用虚拟示波器CH1和CH2端同时观察输入R和输出C波形,如果现象不明显可调节W8,W9.，记录Mp、t，将结果填入下表：K0K1K2K3P1P2P30．48－0.2000-0.13-0.850注：若控制效果不很满意，可适当调整～，～，直至满意。说明：①由于D（Z）算法是根据系统的被控对象传函及期望的闭环传递函数设计的。所以当被控制对象传递函数稍有不准时，输入计算机内存的参数和被

4、控对象的传递函数不一致，也就是说被控对象不能很好的被控制。可能会使系统输出产生一定的稳态误差。②将输入改为其它类型信号，如斜坡信号，观察大林算法对斜坡输入响应特性。从示波器上将观察到系统输出不能完全跟踪输入，产生了稳态误差。因此实验中D（Z）设计是针对阶跃输入信号的，当改变输入信号为斜坡，而D（Z）的设计方法仍按阶跃设计，那么系统将不能完全跟踪输入，以致产生稳态误差。也就是说，针对一种典型输入函数设计的闭环脉冲传函，用于次数较低的输入函数时，系统将会出现较大的超调，响应时间也会增加，用于次数较高的输入函数时，系统将不能完全跟踪输入，以

5、至产生稳态误差。§7.2振铃的消除一．实验要求理解大林算法中有关振铃产生的原因及消除的方法。利用实验7.1同样的电路，验证振铃现象。二．实验说明（1）振铃产生的原因由于D（Z）中含有左半圆内的极点，极点越接近-1，振荡严重。因为当D（Z）含因子时，其输出中必有分量为：这也说明了为什么D（Z）输出以二分之一采样频率振荡的原因。振铃现象并不是大林算法特有的现象，它与最少拍控制中的波纹实质是一致的，振铃现象会引起在采样点间系统输出波纹，并使执行机构磨损，在有交互作用的多系数系统中，甚至会威胁到系统的稳定性，因此在系统设计时，必须清除振铃。（

6、2）振铃消除的方法大林提出的方法是：将振铃因子的正直接取为Z=1，这样不会影响D（Z）的稳定值，又消除了振铃。例如在实验7.1中由于D（Z）中含有左半圆内的极点，所以将Z取为1，即成为1+0.865=1.865则从U（Z）可看出，U（Z）并没有围绕某一值上下振荡，而是逐渐趋于地个常值，所以振铃即可消除。值得注意的是由于消除了振铃因子，所以D（Z）变化了导致了系统的闭环传函，也相应发生了变化，因此修改以后应检验的稳定性。仍以实验中参数为例：可看出是收敛的，即稳定。三．实验步骤1．接线：按实验7.1接线。2．示例程序：见Cp7_2源文件。

7、3．运行虚拟示波器（方法参见实验1中的运行示波器方法）.。4．现象：根据实验7.1中的设计要求计算出D（Z）的各系数，这时不考虑抵消振铃。启动程序，对照输入R观察输出C的波形，再观察B1中的OUT（控制器输出）波形，记录振铃幅值RA（V），填入下表。记录参数，将结果填入下表中（修改前）。若有振铃，找到引起振铃因子，修改D（Z）系数（K0=0.2574，K1=-0.211，K2=K3=0，P1=-0.9999，P2=P3=0），重新运行程序，观察B1单元的OUT端，看是否消除振铃，并观察输出C，记录参数。将修改后D（Z）的参数与结果填入

8、下表中。RA（V）=修改前不消振铃0.48-0.2000-0.13-0.850修改后消除振铃0.2574-0.21100-0.999900