實驗一--最少拍控制系統(tǒng)

1、實驗一 最少拍控制系統(tǒng)（Simulink 仿真實驗）1. 實驗目的與要求（1） 掌握最少拍有紋波、無紋波系統(tǒng)的設計方法；（2） 學會對最少拍控制系統(tǒng)的分析方法；（3） 了解輸入信號對最少拍控制系統(tǒng)的影響及其改進措施。2實驗設備 （1）硬件環(huán)境 微型計算機一臺，Pentium4以上各類微機（2）軟件平臺 操作系統(tǒng)：Windows2000 MATLAB6.0仿真軟件3實驗原理 最少拍控制是一種直接數(shù)字設計方法。所謂最少拍，就是要求閉環(huán)系統(tǒng)對于某種特定的輸入在最少個采樣周期內(nèi)達到無靜差的穩(wěn)態(tài)，是系統(tǒng)輸出值盡快地跟蹤期望值的變化。它的閉環(huán)Z傳函具有形式 在這里，N是可能情況下的最小整數(shù)。這一傳函形式表

2、明閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖響應在N個采樣周期后變?yōu)榱?，從而意味著系統(tǒng)在N拍之內(nèi)達到穩(wěn)態(tài)。其控制原理如圖1-1：圖1-1 最少拍系統(tǒng)控制原理圖(1) 輸入信號為單位階躍信號；(2) 被控對象為：；(3) 采樣周期T=1s。4實驗內(nèi)容與步驟 （1）按系統(tǒng)要求計算D(Z)為有紋波控制器和無紋波控制器； （2）按照系統(tǒng)原理圖，在Simulink下構(gòu)造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖模型；取輸入信號為單位階躍信號和單位速度信號，設計控制器，觀察輸入輸出波形，標明參數(shù)，打印結(jié)果； （3）觀察系統(tǒng)輸出波形在采樣點以外的波形。 （4）比較有紋波與無紋波系統(tǒng)的區(qū)別，分析其原因。5思考與分析（1）最少拍受什么限制而使調(diào)整節(jié)拍增加？（2）無紋波系

3、統(tǒng)對控制器有何要求？（3）分析不同輸入信號對最少拍控制系統(tǒng)的影響。6實驗結(jié)果圖1-2 單位階躍輸入下最少拍有紋波控制系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)模型圖1-3 最少拍有紋波控制控制器輸出圖1-4 最少拍有紋波控制系統(tǒng)輸出圖1-2 單位階躍輸入下最少拍無紋波控制系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)模型圖1-6 最少拍無紋波控制控制器輸出圖1-7 最少拍無紋波控制系統(tǒng)輸出7思考與分析（1）最少拍受什么限制而使調(diào)整節(jié)拍增加？答：最少拍受輸入函數(shù)R（Z）的階數(shù)限制，階數(shù)越高，調(diào)整時間越長。（2）無紋波系統(tǒng)對控制器有何要求？ 答：被控對象G(S)有足夠的積分環(huán)節(jié)；D(Z)必須包含G(Z)中的圓內(nèi)圓外的全部零點N(Z)；最少拍無紋波控制器確定被控