飞机俯仰电传操纵系统设计.doc

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1、哈尔滨工业大学（威海）课程设计用纸第7页共7页（威海）课程设计基本信息学生姓名：学号：院系名称：测控技术与仪器课程设计名称：计算机控制课程设计课程设计地点：课程设计时间：2011年12月19日至12月25日同组人姓名：课程设计内容目录页码1、课程设计题目与任务书...……………………………………………......[2]2、课程设计用仪器设备名称...……………………………………………..[3]3、课程设计过程……...……………………………………………………..[3]4、课程设计心得……...…………………………………………..[7]教师评语及课程设计成

2、绩评语：成绩：教师签字：年月日哈尔滨工业大学（威海）课程设计用纸第7页共7页课程设计（论文）任务书专业仪器科学与技术班级学生指导教师题目计算机控制课程设计子题飞机俯仰电传操纵系统设计设计时间2011年12月19日至2011年12月25日共1周设计要求已知某飞机的的俯仰电传操纵系统在连续域的系统结构图如图所示：其中，是为滤除的飞机结构振荡频率而设置的，上述系统对应的计算机控制系统的结构图，如图所示：试：1、根据系统的特点，选择合适的控制规律，在连续域设计模拟PID，并利用MATLAB的Simulink工具进行仿真。2、选用合适的离散方法将控制器和陷波滤波器

3、离散化，并对离散化后的计算机控制系统利用MATLAB的Simulink工具进行仿真。3、将控制器转化为差分方程，并利用MATLAB的M-文件编程，绘制离散化后系统的输出响应曲线。指导教师签字：系（教研室）主任签字：年月日哈尔滨工业大学（威海）课程设计用纸第7页共7页2.课程设计用仪器设备名称PC机一台3.课程设计过程3.1在连续域设计模拟PID，并利用MATLAB的Simulink工具进行仿真3.1.1系统开环特性系统框图：图1开环特性开环与PID调节的比较图2开环与PID调节的比较带有PID控制器开环开环特性可以看出系统有差，超调较大，调节时间过长。所

4、以采用PID控制器。3.1.2连续域设计模拟PID系统框图：图3连续域PID调节器设计根据经验，通过调试得到参数为：P=1I=0.12D=2.5/2哈尔滨工业大学（威海）课程设计用纸第7页共7页调试的波形见上图，可以看出输出特性明显变好，超调减小，无差，调节时间变短。3.2选用合适的离散方法将控制器和陷波滤波器离散化，并对离散化后的计算机控制系统利用MATLAB的Simulink工具进行仿真3.2.1采用脉冲响应不变法设计PID用脉冲响应不变法离散化的结果为陷波滤波器离散化的结果为系统框图设计图4脉冲响应不变法离散化脉冲响应不变法离散化与双线性变换离散化

5、图5脉冲响应不变法离散化与双线性变换离散化双线性不变法脉冲响应不变法3.2.2采用双线性变换法设计PID用双线性变换法离散化的结果为哈尔滨工业大学（威海）课程设计用纸第7页共7页陷波滤波器离散化的结果为系统框图为：图6线性变换离散化后系统不同系统的比较图7不同系统的比较开环连续域PID（绿）双线性不变法（蓝）脉冲响应不变法（红）从图中可以看出，连续域PID调节最优，双线性变换次之，脉冲响应不变法再次之，超调和调节时间略大于连续域PID调节器，但是总的来说调节作用比较理想。3.3将控制器转化为差分方程，并利用MATLAB的M-文件编程，绘制离散化后系统的输

6、出响应曲线。3.3.1反变换得到差分方程：u(k)=0.8889*u_1+0.1111*u_2+3.282*e(k)-5.267*e_1+2.117*e_2;求出广义传函的Z表达式，并对其反变换得到差分方程如下：y(k+1)=0.3185*y(k)+1.712*y_1-0.7175*y_2-0.7524*y_3+0.3821*y_4+0.01478*u(k)+0.07688*u_1+0.1186*u_2+0.06606*u_3+0.009432*u_43.3.2编程语句如下所示：clear哈尔滨工业大学（威海）课程设计用纸第7页共7页clce_1=0;%

7、e(k-1)=0e_2=0;%e(k-2)=0u_1=0;%u(k-1)=0u_2=0;%u(k-2)=0u_3=0;%u(k-3)=0u_4=0;%u(k-2)=0y_1=0;%y(k-1)=0y_2=0;%y(k-1)=0y_3=0;%y(k-1)=0y_4=0;%y(k-1)=0fork=1:100y(1)=0;r(k)=0.5e(k)=r(k)-0.5*y(k)u(k)=0.8889*u_1+0.1111*u_2+3.282*e(k)-5.267*e_1+2.117*e_2;y(k+1)=0.3185*y(k)+1.712*y_1-0.7175*

8、y_2-0.7524*y_3+0.3821*y_4+0.01478*u(k)+0