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1、广东工业大学华立学院 课 程 设 计（论文）课程名称 计算机控制技术 题目名称 数字控制器的设计-模拟化设计法 系 部 机电工程学部 专业班级 09电气1班 学号 12030402001 学生姓名 张 三 指导教师 王 赟 2012年06月5日5广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书题目名称数字控制器的设计-模拟化设计法学系学部机电工程学部专业班级09电气1班姓 名12030402001学 号张三一、课程设计（论文）的内容已知某伺服系统的对象传递函数为，希望满足的性能指标：（1）阶跃响应的超调量20%；（2）过渡过程的时间ts6s。用模拟化间接设计法设计数字控制器D(z)，若已知求得，要求
2、：（1）采用零极点匹配法进行离散化，分别求出采样周期T=1s、0.5s、0.3s时的数字控制器D(z)；（2）将数字控制器D(z)变成便于计算机编程的差分方程形式；（3）利用matlab仿真校验，计算系统的单位阶跃响应，分析过渡过程时间、超调量是否满足要求。二、课程设计（论文）的要求与数据1、给出数字控制器D(z)离散化的计算过程；2、给出数字控制器D(z)差分方程式；3、给出matlab仿真程序；4、给出系统的单位阶跃响应图三、课程设计（论文）应完成的工作1. 完成理论计算；2、完成仿真；3、完成课程设计报告的撰写。四、课程设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段内容地点起止日期1选择课题
3、，明确设计要求，查阅资料校内6.222理论计算校内6.256.263Matlab仿真校内6.276.284课程设计报告的撰写校内6.2930五、应收集的资料及主要参考文献1 张德江.计算机控制系统M.机械工业出版社，2007.62 党宏社.控制系统仿真M.西安电子科技大学出版社，2008.3 发出任务书日期： 2012年 06月22日 指导教师签名：计划完成日期： 2012年 06 月30 日 教学单位责任人签章：目录1理论分析11.1数字控制器D(z)的离散化11.2数字控制器D(z)的算法12 仿真及分析3参考文献61理论分析1.1数字控制器D(z)的离散化根据任务书要求，已知求得，且要求
4、采用零极点匹配法进行离散化。零极点匹配法离散化的步骤：（1）（2）（3）因此，当T=1s时， （1.1）当T=0.5s时， （1.2）当T=0.3s时， （1.3）1.2数字控制器D(z)的算法根据和Z反变换，将数字控制器D(z)变成便于计算机编程的差分方程形式。将式（1.1）变换为： （1.4）将式（1.4），求Z反变换，将上式变为差分方程：0.3679u(k-1)+6.6397e(k)-6.008e(k-1) （1.5）式（1.5）为计算机实现的算法。同理，可得72 仿真及分析本文采用matlab软件包进行仿真。连续系统单位阶跃响应的仿真程序如下：sysGs=tf(1,10,1,0); %
5、被控对象G(s)sysDs=tf( 10,1,1,1); %控制器D(s)sysGDs=series(sysGs,sysDs); %系统前向通道G(s)*D(s)sysCLs=feedback(sysGDs,1,-1); %闭环系统传递函数step(sysCLs); %连续系统的单位阶跃响应hold on仿真结果如图2.1所示。图2.1 连续系统阶跃响应曲线离散系统单位阶跃响应的仿真程序如下：T=1; %采样周期选取sysGs=tf(1,10,1,0); %被控对象G(s)sysGz=c2d(sysGs,T,ZOH); % G(s)离散化为G(z)sysDs=tf( 10,1,1,1); %控
6、制器D(s)sysDz=c2d(sysDs,T,matched); %数字控制器的传递函数D(z)sysGDz=series(sysGz,sysDz); %离散系统的前向通道sysCLz=feedback(sysGDz,1,-1); %离散系统闭环脉冲传递函数step(sysCLz); %离散系统的单位阶跃响应仿真结果如图2.2（a）、（b）、（c）所示。从三种不同采样周期系统响应结果比较可知，随着T减小，阶跃响应超调量减小，稳态误差不变。当T=0.3s时，数字系统的动态特性已接近要求。图2.1（a）仿真结果图2.1（b）仿真结果图2.1（c）仿真结果参考文献1 张德江.计算机控制系统M.机械工业出版社，2007.62 党宏社.控制系统仿真M.西安电子科技大学出版社，2008.3心得体会教师评语 年 月 日成绩及签名年 月 日
