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《實驗三 最少拍控制系統(tǒng)設計實驗報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、實驗三最少拍控制系統(tǒng)設計實驗1.實驗目的（1）理解最少拍控制系統(tǒng)的基本原理。（2）掌握最少拍控制系統(tǒng)設計過程。2.實驗儀器（1）MATLAB6.5軟件一套（2）個人PC機一臺3.實驗原理最少拍設計，是指系統(tǒng)在典型輸入信號（如階躍信號、速度信號、加速度信號等）作用下，經(jīng)過最少拍（有限拍）使系統(tǒng)的輸出穩(wěn)態(tài)誤差為零。所以，最少拍控制系統(tǒng)也稱最少拍無差系統(tǒng)或最少拍隨動系統(tǒng)，實質上是時間最優(yōu)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的性能指標就是系統(tǒng)的調節(jié)時間最短或盡可能短?？梢钥闯?，這種系統(tǒng)對閉環(huán)Z傳遞函數(shù)的要求是快速性和準確性。最少拍控制系統(tǒng)的設計與被控對象的零極點
2、位置有很密切的關系。如圖1所示是最少拍控制系統(tǒng)結構圖：圖1最少拍系統(tǒng)結構圖閉環(huán)Z傳遞函數(shù)為：,閉環(huán)誤差Z傳遞函數(shù)為：，由于，根據(jù)終值定理得,對于以上三種典型輸入信號分別為單位階躍：單位速度：單位加速度：統(tǒng)一表達式：式中為不含因子的的多項式。其中T為采樣周期。對于單位階躍：單位速度：單位加速度：則有:從上式可知，要求穩(wěn)態(tài)誤差為零的條件是應具有如下形式則其中是待定的不含因子的關于的有理分式或的有限項多項式，是的分母的階數(shù)。根據(jù)最少拍概念可知，當具有最簡單的形式時，它展成冪級數(shù)所含多項式的項數(shù)就最少。為使穩(wěn)態(tài)誤差為零，因子是必不可少的。為
3、使穩(wěn)態(tài)誤差最快衰減到零，即為最少拍系統(tǒng)，就應使最簡單，即階數(shù)n最小，即完全可以想象若取，則最簡單，那么得到無穩(wěn)態(tài)誤差最少拍系統(tǒng)的希望閉環(huán)誤差Z傳遞函數(shù)就應為而希望閉環(huán)Z傳遞函數(shù)應為對于不同輸入、形式如下：單位階躍：單位速度：單位加速度：有上式可知，使誤差衰減到零或輸出完全跟蹤輸入所需的調整時間，即為最少拍數(shù)對應于m=1,2,3分別為1拍，2拍，3拍。四、實驗步驟1.理解實驗原理2.采樣周期為1S，依據(jù)給定的輸入信號（階躍信號、速度信號、加速度信號），借助MATLAB仿真軟件，構造最少拍離散系統(tǒng)輸入信號的傳遞函數(shù)模型，構造離散系統(tǒng)輸入
4、信號的傳遞函數(shù)模型的分子、分母系數(shù)；構造最少拍離散系統(tǒng)階躍信號、速度信號、加速度信號分別對應的閉環(huán)誤差傳遞函數(shù)模型；構造最少拍離散系統(tǒng)階躍信號、速度信號、加速度信號分別對應的目標傳遞函數(shù)，構造最少拍離散系統(tǒng)階躍信號、速度信號、加速度信號分別對應的目標傳遞函數(shù)模型的分子、分母系數(shù)。3.調用whole_least_step算法函數(shù)，實現(xiàn)最少拍控制系統(tǒng)的最少拍算法，在階躍信號、速度信號、加速度信號作用下，分別繪制最少拍控制系統(tǒng)輸出響應曲線圖。五.實驗報告內容1.在理論分析的基礎上，給出最少拍控制系統(tǒng)的最少拍算法的詳細設計步驟。2.根據(jù)給定
5、的輸入信號和whole_least_step算法函數(shù)，借助MATLAB仿真軟件，編程實現(xiàn)基于該控制系統(tǒng)的whole_least_step算法，繪制最少拍控制系統(tǒng)輸出響應曲線圖。3.對照實驗圖形，分析實驗結果。step1=tf([1,0],[1,-1],1);mubiao1=tf(1,[1,0],1)[num1,den1]=tfdata(mubiao1,'v')mubiao2=tf([2,-1],[1,0,0],1)[num2,den2]=tfdata(mubiao2,'v')mubiao3=tf([3,-3,1],[1,0,0,0]
6、,1)[num3,den3]=tfdata(mubiao3,'v')whole_least_step(num1,den1,num2,den2,num3,den3,1)
