设计题目：最小拍控制系统 | ||||
完成日期2017年6月13日 |
学生姓名 | 黄明送 | ||||
课程名称 | 最小拍控制系统 | 专业班级 | 14 自动化三班 | ||
地 点 | 巡天 408 | 起止时间 | 2017.06.12-2017.06.15 | ||
设计内容 | 最小拍控制系统设计 | ||||
设 计参数 | 最小控制系统设计选择一个被控对象，整定参数后阶跃响应小于 10% | ||||
设 计进度 | |||||
设 计成果 | 1、设计说明书 2、设计计算书 3、仿真分析结果 4、系统原理图 | ||||
参考资料 | [1] 夏扬.计算机控制技术[M]. 北京：机械工业出版社，2004 [2] 张艳兵.王忠庆，鲜 浩.计算机控制技术[M].北京：国防工业出版社，2006[4] 胡寿松.自动控制原理胡（第五版）北京：科学出版社，2007 [5] 楼顺天.基于 MATLAB 的系统分析与设计（第 2 版），2005 [6] 张养安、刘林章，MATLAB 软件在数据处理中的应用， 2005[7]涂源钊,最少拍控制器的设计方法；四川联合大学学,1997 [8] 全瑞琴，海 玲；浅析基于数字控制器实现的最小拍控制系统；科技传播；2010[9]席爱民,计算机控制系统（第一版）,北京：高等教育出版社，2004 [10] 周凯,最少拍数字化全闭环位置控制系统.组合机床与自动化加工技术,1998 | ||||
说明 | 1．本表应在每次实施前由指导教师填写一式 2 份，审批后所在系（部）和指导教 师各留 1 份。2．多名学生共用一题的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。3．若填写内容较多可另纸附后。 | ||||
3.2.2 单位速度信号...................................................................................................................................................... 8
第四章 设计仿真模型及分析..............................................................................................................................................9
参考文献..................................................................................................................................................................................10
近年来，随着工业控制技术和航空航天技术的高速发展，人们对控制器的要求也越 来越高。一般控制器具有以下几个要求：
1、精确性。指的是对特定输入下的系统，在到达稳态后，系统输出的采样值能准 确跟踪输入信号，也就是说采样点上的输出不存在稳态误差。
2、快速性。系统能在有限的拍数下达到稳态的没计状态，也就是系统准确的跟踪 输入量所需的采样周期数应为最少。
离散的数字控制器以其高效的性能满足了人们对系统控制的各项要求，其中最少拍 控制是以实现系统快速性为目标的一种离散化设计方法。
最少拍数字控制器的设计步骤：常常包含最少拍有纹波数字控制器设计与最少拍无 纹波数字控制器设计两种。在采样点上的输出不存在稳态误差，但是在采样点与采样点 之间的输出存在稳态误差的系统为有波纹最少拍控制系统。若在采样点上和采样点之间 的输出均没有稳态误差，则这系统为无波纹最少拍控制系统。这两种系统均有各有自的 优点，但是也都存在一些不足。相对于最少拍无纹波数字控制系统来说最少拍有纹波数 字控制系统能使系统输出达到稳态是的拍数最少，但是，不能保证任意两个采样点之间 的稳态误差为零；最少拍无纹波数字控制系统在采样点上和采样点间的输出均不存在稳 态误差，但是其缺点是响应速度相对较慢。
不管是最少拍有纹波还是最少拍无纹波控制系统，其控制方程都是由被控对象的数 学方程 G(Z)来计算的。其中改进方法包括换接程序法，阻尼因子法与非最少的有限拍 控制等方法。
最小拍控制是一种直接数字设计方法。所谓最小拍控制就是要求闭环系统对于某种 特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态使系统输出值尽快地跟踪期望值的 变化。因此最小拍控制实际上是时间最优控制。
直接设计法是指先对被控对象 G(s)离散化，得到对应的 G(z)，再直接按照动态指标 要求，进行离散时间动态设计，直接得到对应的调节器传递函数 D(z)。针对某一特定的
设计最小拍系统，为了满足误差 E(z)仅有有限 N 项非零，调节器 D(z)至少应满足 以下约束条件：
在采样系统中，时间经过一个采样周期称为一拍。最少拍系统设计，是指系统在 典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经过最少拍(有限拍)， 使系统输出的稳态误差为零。所以，最少拍控制系统的性能指标包括系统稳定、在典型 输入下稳态误差为零、系统的调节时间最短或尽可能短，即最少拍系统对闭环脉冲传递 函数的要求是稳定、准确和快速。本课程设计针对稳定、不含纯滞后环节的被控对象， 来推导数字控制器 D(z)具有的形式。
当输入信号为单位阶跃信号时，按照最小拍控制策略设计的数字控制器，实现输入 经过一拍后，在采样时刻系统稳态误差为零，输出跟踪输入但在采样点间，系统输出有 纹波存在。
最小拍控制系统的设计方法是简便的，结构也是简单的，设计结果可以得到解析解， 便于计算机实现。但是最小拍设计存在如下一些问题：
(1) 最小拍控制系统对输入形式的适应性差，当系统的输入形式改变，尤其是存在 随机扰动时，系统的性能变坏。
(2) 最小拍控制系统对参数的变化很敏感，在实验过程中，随着外部条件的变化， 对象参数的变化是不可避免的，以及计算机在计算过程中产生的误差，从而使得实际输 出可能偏离期望值。这也就是在做最小拍设计实验时常常得不到预期效果的原因。
[1] 张艳兵.王忠庆，鲜 浩.计算机控制技术[M].北京：国防工业出版社，2006 [2] 胡寿松.自动控制原理胡（第五版）北京：科学出版社，2007
[3] 楼顺天.基于 MATLAB 的系统分析与设计（第 2 版），2005 [4] 张养安、刘林章，MATLAB 软件在数据处理中的应用， 2005 [5]涂源钊,最少拍控制器的设计方法；四川联合大学学,1997
[6] 全瑞琴，海 玲；浅析基于数字控制器实现的最小拍控制系统；科技传播；2010 [7]席爱民,计算机控制系统（第一版）,北京：高等教育出版社，2004
| 欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/) | Powered by Discuz! X3.1 |
