08011331实验四最少拍控制算法的研究2

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1、东南大学自动化学院实验报告课程名称：计算机控制实验实验名称:院（系）:姓名:实验室:同组人员:实验:少拍控制算法研究自动化学院专业：自动化郭劲廷学号：08011331实验组别：实验时间：2014年04月21日一、实验目的1.学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；2.研究最少拍控制系统输出采样点問纹波的形成；3.熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。二、实验设备1.THBDC-1型控制理论•汁算机控制技术实验平台2.PCI-1711数据采集卡-•块3.PC机1台(安装软件“VC++”及“THJK_Server”)三、实验原理1)最小拍系统在采样控制系统屮

2、，通常把一个釆样周期称作一扪。在典型输入信号作用下，经过最少拍，使输出量采样时刻的数值能完全跟踪参考输入量的数值，跟踪误差为零的系统称为最少拍系统。计算机控制系统的方桐图为：_4d(z[

3、—―

4、zoh

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6、C(S)Ly图i最少拍计算机控制原理方框图根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为：则：鼠關Z)(4-1)R(z)l+D(z)G(z)(4-2)(4-3)l-H(z)=^-=1/?⑵l+Z)(z)G(z)由(4-1)、(4-2)解得：⑽=丄.屋G(z)l-H(z)首先要使系统的过渡过程在有限拍内结束，显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数//(z)提出

7、了较为苛刻的要求，即其极点应位于z平而的來标原点处。亦即希望系统的脉冲传递函数为A/(z)=6Z()+6Z

8、Z丨+•••+々=—-^―■(4-4)z式中：F⑵为H(z)的分子多项成，k为某一整数。式(4-4)表明H⑺的极点都在zf•面的原点，系统的脉冲响应在经过了奋限数k拍以后就变为零，过渡过程结束。式(4-4)表明了离散系统屮，为了使过渡过程较快地结來应符合的条件。K是个冇限值，它至少应该是什么数值呢？可以分析一下闭环传递函数H(z)。将式(4-4)一、实验目的1.学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；2.研究最少拍控制系统输出采样点問纹波的形成；3.熟悉最少

9、拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。二、实验设备1.THBDC-1型控制理论•汁算机控制技术实验平台2.PCI-1711数据采集卡-•块3.PC机1台(安装软件“VC++”及“THJK_Server”)三、实验原理1)最小拍系统在采样控制系统屮，通常把一个釆样周期称作一扪。在典型输入信号作用下，经过最少拍，使输出量采样时刻的数值能完全跟踪参考输入量的数值，跟踪误差为零的系统称为最少拍系统。计算机控制系统的方桐图为：_4d(z[

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13、C(S)Ly图i最少拍计算机控制原理方框图根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为：则：鼠關Z)(4-

14、1)R(z)l+D(z)G(z)(4-2)(4-3)l-H(z)=^-=1/?⑵l+Z)(z)G(z)由(4-1)、(4-2)解得：⑽=丄.屋G(z)l-H(z)首先要使系统的过渡过程在有限拍内结束，显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数//(z)提出了较为苛刻的要求，即其极点应位于z平而的來标原点处。亦即希望系统的脉冲传递函数为A/(z)=6Z()+6Z

15、Z丨+•••+々=—-^―■(4-4)z式中：F⑵为H(z)的分子多项成，k为某一整数。式(4-4)表明H⑺的极点都在zf•面的原点，系统的脉冲响应在经过了奋限数k拍以后就变为零，过渡过程结束。式(4-4)表明

16、了离散系统屮，为了使过渡过程较快地结來应符合的条件。K是个冇限值，它至少应该是什么数值呢？可以分析一下闭环传递函数H(z)。将式(4-4)代入D(z)表示式，得〜、1H(z)1F(z),、c、D(z)==；(4-5)G(z)l-H(z)G(z)[zk-F(z)]如果m和n分别为对象和保持器的组合脉冲传递函数G(z)的分子和分付的阶次，/为式(4-5)屮F(z)的阶次，要使D(z)能实现，就应使分母的阶次人于分了的阶次k>n-m+1(4-6)由式(4-6)可见，当/=0吋，H⑻的分子F(z)二G二常数，竹态响应的持续节拍数最少。式中n和m是由对象、保持器决定的，

17、是不可变部分。这时应有k>n-m(4-7)这是过渡过程所能达到的敁低极限节扪数，它规定了“敁少扪”的极限数。1)无稳态误差的最小拍系统由王勤主编教材P89〜P90的理论推导，可以知道，为保证系统稳态误差为零且拍数最少，应取=(4-8)其中f(z)为不包含G(z)的零点和极点的多项式。为式(4-8)表示了无稳态误差的最少扪系统，其1-//⑵满足的条件。M外，为了使系统的哲态过程在有限时闽内结朿，H(z)必须是z"1的侖限多项式。这两者都要满足，因而应使f(z)为厂1的宥限多项式。最简单的情况是f(z)=l,这时(1)对阶跃输入H(z)因而£>(z)=1z-1l-

18、H(z)=l-z_,G(z)l-H(z