阻尼因子法最小拍设计

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1、《计算机控制》课程设计报告题目:阻尼因子法最小拍设计姓名:xx学号:0902301232012年7月13日《计算机控制》课程设计任务书学号090230123班级0902301学生Xx指导教师Xxx题目阻尼因子最小拍设计设计时间2012年7月6日至2012年7月13日共1周设计要求设计任务：（按照所选题目内容填写）设单位速度信号输入下的有波纹最小拍系统控制器为采用阻尼因子法对该控制器进行改进，以增加对不同输入信号的适应性。T=0.5s。方案设计：1.完成控制系统的分析、设计；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

2、暂不涉及)，使用Protel绘制原理图；3.编程实现单片机上的控制算法。报告内容:1.控制系统仿真和设计步骤，应包含性能曲线、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：系（教研室）主任签字：2012年7月5日阻尼因子法最小拍设计一．实验目的通过混合仿真实验，学习并掌握用于具有纯滞后系统的纯滞后补偿（Smith预估控制）的设计及其实现。二．实验内容设单位速度信号输入下的有波纹最小拍系统控制器为采用阻

3、尼因子法对该控制器进行改进，以增加对不同输入信号的适应性。T=0.5s。三．控制系统仿真1.方案设计离散的计算机控制系统框图：其中，为系统输入（单位速度信号），为控制系统的控制器传函，为控制系统的控制对象传函，，系统输出。为了使最小拍系统能够对不同输入信号具有适应性，采用阻尼因子法，即在最小拍控制系统设计的基础上，通过在系统的闭环脉冲传函中引入附加的极点因子（阻尼因子），使系统输出偏差不立即为零，而出现一定的阻尼衰减特性，逐渐归零。这样，系统输出响应的过渡过程时间将会有一定程度的增加，但整个系统的输出响应的响应特性显得比较平稳，对不同输入信号的适应性也会有所改善。阻尼因

4、子法的实质是以延长过渡过程时间为代价，来提高系统对输入信号类型的适应性。它的目标是使系统在输出响应的过渡过程中，纹波、超调量、过渡过程时间等性能综合最佳。引入附加的极点原则：（1）、为满足稳定性要求，；（2）、为尽量不引起系统振荡，；（3）、较大，过渡过程时间延长，对不同输入信号的适应性改善；较小，过渡过程时间延长，对不同输入信号的适应性改善；一般情况下，取一个附加极点，则取，分别确定和，采用Matlab系统仿真，分析仿真结果（如下），得到最佳的值。通过分析仿真结果（系统在输出响应的过渡过程中，纹波、超调量、过渡过程时间等性能综合最佳），得到最佳附加极点为。2.闭环传函

5、、误差传函的确定通过解得：；由解得：3.控制器的确定通过解得:差分方程为：4.采用Matlab系统仿真（1）系统框图为：（1）单位阶跃输入：r(t)=1(t)（a）稳态误差（b）稳态输出（2）单位速度输入r（t）=t（a）稳态误差（b）稳态输出（3）单位加度输入r（t）=12×t2（a）稳态误差（b）稳态输出四、电路设计及元件选型控制器部分需要AD转换器，DA转换器，反相器，运算放大器，单片机。1、控制器微控制器选用单片机0851芯片，性价比高，操作简单，应用广泛。2、AD转换器AD转换器选择ADC0804,ADC0804是一种逐次比较式的8路模拟输入，8路数字输出的A

6、/D转换器。AD转换器的电路设计：(1)由于只需要一路信号，(2)单片机的P2.1引脚经过二十分频后与ADC0804的时钟端相连。(3)CS脚为AD转换启动信号，高电平有效，由程序控制，故与单片机的P2.0脚通过非门相连。(4)AD采样值为系统的偏差信号，有正负两种情况，故选择ADC0809的参考电压为正5V。(5)AD转换结束后，INTR脚输出高电平，此时单片机接收INTR信号，读取AD转换的结果，将INTR脚经反相器与单片机的P2.2脚相连。AD转换结果由P1口读入，故将AD转换器的输出与单片机P1口相连，高低位依次相连经以上分析，设计AD转换器的接口电路如图所示3

7、、DA转换器DA转换器选择DAC0832,DAC0832是具有两个输入数据寄存器的8位DAC,它能直接与51单片机相连，其主要特性为：a)分辨率为8位b)电流输出，稳定时间为1sc)可双缓冲输入，单缓冲输入或直接数字输入,单一电源供电DA转换器的电路设计：(1)参考电压选择+5V，直接与供电电源相连。(2)选择DAC为单缓冲方式，即输入寄存器工作于受控状态，DAC寄存器处于直通状态，由DAC0832的引脚特性，将DAC0832的引脚接发如下：CS：片选端，低电平有效，直接接低电平ILE：数据锁存允许控制端，高电平有效，直接接高电平。WR2