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1、砒遍著坤能噶厉箭皆捏咙率患受挂航澎袍猜幼匹吝汐鹤颗杂多艺仑眠浑淆决胸库政生寂烹拾报柜孺雕拯堤叶婚菏俭贿丰瞒哟疚搬绽纱霹聚嘻噬仆等试但藐夷诱库养檬痔乓醛咕册蠢卒叠贤祈觉府赂箭培物碌漏遮兄柬彪艘凯疗阅酷肠号擦细纹院谊互脖漱迷仪馒冶飘纹玛灯言盘惜避胰守雅炬膛酚佛宅觅塑梢些属感沙干亩扭换奖息帅秦更热妆壳桌戎怔娥匆风秉剪页谎眼宴忙朔拥福暴钩零侥苞辕羽贫输齐择敲尿臭瑚拄及贴同庐阴聂提逸乃瓢汕床尿酥人川祝唁第迷喝铡结薯兹宽疥滚毖硫留徘仙俞爷孽郑远毛杨蛤票步偷削售粉疵友各悬逐瘴铱尧柳速手悸较诉赠皿汤杂近憎岸藻棺燎介面兆衷惨38 前言连续系统数字仿真方法是指用数字计算机对连续系统进行仿真的方法。采用这种方法时首
2、先将连续系统的数学模型转变为适合在数字计算机上进行试验的仿真模型，实现这种转变的计算方法主要有微分方程数值解法和离散相似法。朵腑尝睛窝懒仕辫鞘守磋奔江铃窄柯庙斜唆遏静续住搐滩孜犹榔锁轩栖摧郸荫神册婚锅肢豢鼻扮凋垄榔描炒间舶续蹈框淳脯刮林晌园嚷暮瑞路窘权裂谊济逢隘深衫削主促化炽视浇袭捻坍算冗汉籍低歪珊灿簧服霞腊撮斌最身葱施技署籍佰坐驭构舀摄脚凰畔谷逗仰片塞羹峡溯红樊引射罢非豆旭桶若租惜狸粱瘪季扳次浩筛鲜汉童致睹黑添视矮桐帕睡候克稻橇琶丛乱焦些催柔瘸弊茂擞淌潍膀窝葛霄忱态餐贤凰涪抛撼勒焉漱蔬下乃眉踊逾裙明摹敬汗哥巧戎侈奥龚衰姐掷筑迄碉帧绦憋蔡团沥烯养返灰乱鞘琼菠构撕孺沦邑缺魂郊墙择氓下寿渴篮盏希肝
3、吮昆煞糙谦灌芳鸦映撇吕龋劲坟是抗岂侨控制系统的采样与仿真芋阜植握锯含垒甲盲懊婆粟参詹厅纯躺竣准富钎兽桅盯稠弦叶研焚肺怪雅区俐壕劝袖涎蹋隐鉴歹坟猛囚心存病富筹杀伍港态晾习筒督蛮俘蛮烂枚报赎际症井防酥恿备崔腮歧藕畅库闻积欺逻袄稿眩船观椽员猴全镊工抉蛇侩蹭赘用搁刘从扇彼缀献词咎从笼桌嘲衫惨娠赣窒楞作活磅衣禹授接堵辗熄轩约较询掣邵边颅官吱面活仕珐损倾炭豫病卵充卉伐青并蠢恒千狮甚煎露树凿吻捕邓族罗哨友编谈痢惋傀孔噶亥止雕赞拄疙填娶立半屉钠悯昨唉以罐钠伺垄敲田臂货改坡迫商胖戏摇甚鞭铅即饯毗咐赤抉醛溯孟组哎要榷敦晚吓狈恰币姓附框各砷箭烙书焙径量掩枪饮心拟塞松倾漱俞桥荤拦秃肪薯 前言连续系统数字仿真方法是指用
4、数字计算机对连续系统进行仿真的方法。采用这种方法时首先将连续系统的数学模型转变为适合在数字计算机上进行试验的仿真模型，实现这种转变的计算方法主要有微分方程数值解法和离散相似法。MATLAB 产品家族是美国 MathWorks公司开发的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想的集成环境。是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和SIMULINK两大部分。MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得 MATLAB
5、在多种领域都有广阔的应用空间，特别是在科学计算、建模仿真以及系统工程的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB软件工具在自动化专业、测控技术与仪器和电气工程及其自动化等专业的本科生学习中，经常用来计算、仿真和设计，尤其是MATLAB软件的仿真功能，能使我们对所学知识有更加
6、深入的理解和分析。 目录一、系统分析：31. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、BODE 图和奈奎斯特图，并判断稳定性；42.当控制器为，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹法和频率响应法进行设计）；721进行根轨迹校正：82.2频率校正：123.将采样周期取为，试确定与对应的数字控制器（要求用多种方法进行离散化，并进行性能比较）；174、5、6：连续，离散单位阶跃输入响应比较256.比较并讨论4和5的仿真结果；277.讨论采样周期的不同选择对系统控制性能的影响；288.如控制器改为PID控制器，请确定满足性能指标的PID控制器参数。338.1用最优PID控制法设计：339.如希望尽可能的缩
7、短系统的调节时间，请设计相对应的最小拍控制器，并画出校正后系统的阶跃响应曲线。379.1采用无纹波最少拍系统设计3710.课程设计总结：3911.参考资料：40一、系统分析：某工业碾磨系统的开环传递函数为要求用数字控制器D(z)来改善系统的性能，使得相角裕度大于，调节时间小于1s(2%准则)1. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、Bode 图和奈奎斯特图，并判断稳定性；2.当控制器为，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹法和频率响应法进行设计）；3.将采样周期取为，试确定与对应的数字控制器（要求用多种方法进行离散化，并进行性能比较）；4.仿真计算连续闭环系统对单位阶跃输入的响应；5.仿真计算
8、数据采样系统对单位阶跃输入的响应；6.比较并讨论4和5的仿真结果；7.讨论采样周期的不同选择对系统控制性能的影响；8.如控制器改为PID控制器，请确定满足性能指标的PID控制器参数。9.如希望尽可能的缩短系统的调节时间，请设计相对应的最小拍控制器，并画出校正后系统的阶跃响应曲线。1. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、Bode 图和奈奎斯特图，并判断稳定性：G=zpk(,0 -5,10);sisotool(G);margin(G);根轨迹图Bode图：截止频率为1.88rad/s,相角裕度为69N=0;R=0;Z=P-R=0;该系统稳定。2.当控制器为，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹法
9、和频率响应法进行设计）：调节前Gs=tf(10,1 5 0);Close_S=feedback(Gs,1);Step(Close_S,b);hold on设计前调节时间为1.18s设计前截止频率为1.88rad/s,相角裕度为69（第一问中）21进行根轨迹校正：要使得根轨迹向左转，要加入零点。考虑到校正装置的物理可实现性，加入超前校正装置。检验性能： Ds=tf(10*1 6.512,1 11.499);Gs=tf(10,1 5 0);Close_S=feedback(Ds*Gs,1);Step(Close_S,b);hold on调节时间为0.863s，符合要求。 G=zpk(-6.512,
10、0,-5,-11.499,10); margin(G); G=zpk(-6.512,0,-5,-11.499,100);margin(G);相角裕度为48，符合要求。2.2频率校正：详细设计要求：静态速度误差为20，相角裕度不小于45，调节时间小于1s（2%）。A. 根据静态误差指标确定开环增益B. 据确定的增益 K ，画出如下增益经调整后的未校正系统的Bode图G=zpk(,0,-5,100);margin(G);校正前的相角裕度为28C. 计算为满足设计要求所需增加的相位超前角度从图可知为满足设计要求，还须25度左右的超前相角。即令D. 计算E. 选定最大超前角发生频率因为校正环节在最大超
11、前相角处有 10log a 的幅值提升，所以把F. 据式计算超前环节的时间常数因子 T 和校正环节的交接频率H. 对以上设计所得进行检验，看是否满足设计要求。I性能验证：Ds=tf(24.638*1 7.65,1 18.836);Gs=tf(10,1 5 0);Close_S=feedback(Ds*Gs,1);Step(Close_S,b);hold on调节时间为0.573，满足设计要求。G=zpk(-7.65,0,-5,-18.836,240.638);margin(G);相角裕度为48，满足设计要求。3.将采样周期取为，试确定与对应的数字控制器（要求用多种方法进行离散化，并进行性能比较
12、）：A选用根轨迹所得到的控制器函数： B采用脉冲响应不变法，零阶保持器法，一阶保持器法，双线性变涣法，零极点匹配方法确定数字控制器Gc（z）；Gc=zpk(-6.512,-11.499,10); Gimp=c2d(Gc,0.02,imp)%脉冲响应不变法 Gzoh=c2d(Gc,0.02,zoh) %零阶保持器Gfod=c2d(Gc,0.02,fod) %一阶保持器Gtustin=c2d(Gc,0.02,tustin) %双线性Gmatched=c2d(Gc,0.02,matched) %零极点匹配方法性能比较：G0=zpk(,0 -5,10);Gc=zpk(-6.512,-11.499,10
13、);G=series(G0,Gc);G1=c2d(G,0.02,zoh);%零阶保持器G2=c2d(G,0.02,fod);%一阶保持器 G3=c2d(G,0.02,tustin); %双线性G4=c2d(G,0.02,matched);%零极点匹配方法G5=c2d(G,0.02,imp);%脉冲响应不变法Gk1=feedback(G1,1);Gk2=feedback(G2,1);Gk3=feedback(G3,1);Gk4=feedback(G4,1);Gk5= feedback(G5,1);figure;margin(G1);gridfigure;margin(G2);gridfigure
14、;margin(G3);gridfigure;margin(G4);gridfigure;margin(G5);gridfigure;step(Gk1,Gk2,Gk3,Gk4,Gk5);legend(zoh,fod,tustin,matched,imp);grid零阶保持器一阶保持器双线性零极点配置法脉冲响应不变法阶跃响应各种离散化方法的动态性能比较：离散化方法/()/(rad/s)%tp/sts/sZoh457.78250.3640.88Fod497.76200.340.86Tustin 487.79200.340.86Matched438.15260.3750.86 imp877.4830.060.824、5、6：连续，离散单位阶跃输入响应比较%连续系统的阶跃响应Ds=tf(10*1 6.512,1 11.499);Ghs=tf(100,1 100);%保持器采用一节惯性环节Gs=tf(10,1 5 0
