最少拍无纹波控制器的设计 (2)
最少拍数字控制器的设计 (2)
摘要本次设计针对一阶惯性积分系统在单位速度信号输入作用下进行最少拍数字控制器的设计，验证了最少拍控制器的优点，并对最少拍算法进行理论分析，分别设计出最少拍有纹波和无纹波数字控制器，利用 MATLAB 仿真平台对设计的最少拍数字控制器进行系统仿真研究，并对有纹波和无纹波系统进行对比研究。
关键词最少拍控制；无纹波控制器；有纹波控制器；Matlab仿真目录摘要 (1)第一章最少拍有纹波控制器设计 (3)1.1设计原理 (3)1.2设计举例 (5)第二章最少拍无纹波控制器设计 (5)2.1 设计原理 (5)2.2 设计举例 (6)第三章基于Matlab的最少拍控制的实现 (7)3.1 输入单位阶跃信号 (7)3.2 输入单位速度信号 (8)3.3 输入单位加速度信号 (9)参考文献 (10)致谢 (11)离散控制系统最少拍控制最少拍系统控制设计是指系统在典型输入信号（如单位阶跃输入信号、单位速度输入信号、单位加速度输入信号等）作用下，经过最少拍（有限拍），使系统输出的稳态误差为零。
最少拍控制系统也称为最少拍无差系统、最少拍随动系统，实际上是时间最优控制系统，系统的性能指标就是系统的调节时间最短或者尽可能的短。
可以看出，这种系统对闭环脉冲传递函数的要求是快递性和准确性。
最少拍控制系统的设计与被控对象的零极点位置有很密切的关系。
第一章 最少拍有纹波控制器设计1.1设计原理由系统闭环脉冲传递函数可以看出，在Φ（z ）中，D(z)和G （z ）总是成对出现的。
只有当广义对象稳定[即G （z ）在z 平面单位圆上和单位圆外没有极点]且不包含纯滞后环节时，上述方法才是可行的，否则，不允许D （z ）与G （z ）发生零极点对消。
这是因为，简单地利用D （z ）的零点去对消G （z ）不稳定极点，虽从理论上来说可以得到一个稳定的闭环系统，但这种稳定是建立在零极点完全对消的基础上的。
当系统参数产生飘逸，或者对象辨识有误差时，这种零极点对消就不可能准确实现，从而引起闭环系统不稳定。
最少拍无纹波控制器设计
最少拍无纹波控制器设计下面看看最少拍无纹波控制器的设计方法。
(1) 最少拍无纹波控制器实现的必要条件最少拍无纹波控制能够实现的必要条件是被控对象Gp(s)中含有与输入信号相对应的积分环节数。
从例中还可以看出，系统进入稳态后，若数字控制器输出u(t)仍然有波动，则系统输出就会有纹波。
因此要求u(t)在稳态时，或者为0，或者为常值。
无纹波系统的闭环脉冲传递函数Φ(z)必须选择为：(1)此式与一般系统的有纹波最少拍系统的Φ(z)选择式形式上相同，只是在无纹波系统中，Φ(z)包含G(z)的所有w个零点。
式中m为广义对象G(z)的瞬变滞后；q为典型输入函数R(z)分母的(1-z-1)因子的阶次；b1,b2,…,bw为G(z)所有的w个零点；v 为G(z)在z平面单位圆外的极点数(z=1的极点不计在内)。
待定系数c0,c1,…,cq+v-1，由下列方程确定(2)(2) 设计举例〖例1〗试针对等速输入函数设计快速无纹波系统，画出数字控制器和系统的输出序列波形图。
解：被控对象的传递函数Gp(s)=K/［s(1+Tms)］，其中有一个积分环节，说明它有能力平滑地产生等速输出响应，满足无纹波的必要条件。
将G(s)展开得代入K=10s-1，T=Tm=0.025s,得零阶保持器和被控对象组成的广义对象的脉冲传递函数为可以看出, G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u=1,v=0(z=1的极点除外),m=1,q=2。
与又纹波系统相同，统计v时，z=1的极点不包括在内.根据快速无纹波系统对闭环脉冲传递函数Φ(z)的要求[式(6.17)]，得到闭环脉冲传递函数为根据式(1)，求得上式中两个待定系数分别为。
于是，快速无纹波系统的闭环脉冲传递函数为最后，求得数字控制器的脉冲传递函数为闭环系统的输出序列为数字控制器的输出序列为无纹波系统数字控制器和系统的输出波形如图1所示。
图1 输出序列波形图有纹波系统调整时间为2T，无纹波系统调整时间为3T，无纹波系统调整时间增加了1T；有纹波系统输出经2T后在采样点间有纹波，因经2T后控制器输出u(t)仍有脉动，而无纹波系统经3T后，u(t)为恒值，系统输出在采样点间不存在纹波。
最少拍无纹波控制器的设计
最少拍⽆纹波控制器的设计⽬录前⾔： (1)1 课题简介 (2)1.1课程设计⽬的 (2)1.2课程设计内容 (2)2 最⼩拍⽆纹波系统控制算法设计 (3)2.1设计原理 (3)2.2算法实现 (4)3 最⼩拍⽆纹波控制软件编程设计 (5)3.1运⽤simulink进⾏仿真 (5)3.2Matlab程序仿真 (8)4 结果分析 (9)5最少拍⽆纹波控制系统对典型输⼊的适应性问题 (9)6设计总结 (10)参考⽂献 (11)最少拍⽆纹波控制器的设计3摘要：本实验介绍了对⼀阶惯性环节控制对象,采⽤最少拍⽆纹波控制算法设计的⼀种数字控制器，《计算机控制技术》是⼀门理论性、实⽤性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。
计算机控制技术的课程设计是⼀个综合运⽤知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等⽅⾯的知识融合。
通过课程设计，加深对学⽣控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应⽤，使学⽣从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计⽅法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试⼯作打下基础。
关键词：最少拍⽆纹波控制；控制；计算机控制；；前⾔：本实验通过对最少拍⽆纹波控制器的设计及仿真了解和掌握了最少拍⽆纹波设计及有纹波设计。
⾸先，通过学习和搜集相关书籍资料了解和掌握了最少拍控制器的设计原理，从⽽分别根据单位阶跃信号输⼊和单位速度信号输⼊情况，设计了不同的最少拍⽆纹波控制器，并采⽤Simulink进⾏了仿真，同时⼜通过matlab程序验证了仿真结果的正确性。
其次，我们以单位速度信号输⼊为例，⽐较了有纹波和⽆纹波控制器的区别，最终得出结论：最少拍⽆纹波调整时间较长，但精度较⾼；最后，我们通过选择不同的输⼊信号对同⼀个最少拍⽆纹波控制器进⾏仿真，研究了最少拍⽆纹波控制系统对典型输⼊的适应性问题，最终发现根据某⼀种输⼊信号情况设计的⽆纹波控制器可适⽤于较低阶的输⼊信号情况，但不适⽤于更⾼阶的输⼊信号情况。
实验四-最少拍控制系统设计
实验四最少拍控制系统设计
姓名学号班级
一、实验目的
1)通过本实验, 熟悉最少拍控制系统的设计方法。
2)学习基于Matlab/Simulink的最少拍控制系统的仿真研究方法。
二、实验原理
1.最少拍有纹波控制器的设计
已知被控对象的传递函数, , 零阶保持器传递函数, 采样周期。
试对单位阶跃、单位速度、单位加速度输入信号分别设计最少拍有纹波控制器。
基本原理参见教材上的相关内容。
图1 最少拍有纹波控制器Simulink仿真图(输入信号为单位速度) 2.最少拍无纹波控制器的设计
对图1中的被控对象, 试对单位阶跃、单位速度输入信号分别设计最少拍无纹波控制器。
原理参见教材上的相关内容。
三、实验内容
设计对单位阶跃、单位速度、单位加速度输入信号的最少拍有纹波控制器的参数, 并用Simulink进行仿真, 观察仿真结果并记录系统输出、控制信号以与偏差信号等响应曲线。
根据题意有:
有纹波设计如下
单位阶跃输入时:
响应：
单位速度输入时:
响应：
设计对单位阶跃、单位速度输入信号的最少拍无纹波控制器的参数, 并用Simulink进行仿真, 观察仿真结果并记录系统输出、控制信号以与偏差信号等仿真曲线。
根据题意有: 单位阶跃输入时:
响应：
四、实验报告
1)按照实验报告所要求的统一格式, 填写实验报告；
2)记录控制器参数设计过程、结果、Simulink仿真图和相关响应曲线。
根据实验过程和结果进行分析。
能否对单位加速度信号设计无纹波控制器？说明理由。
最少拍无纹波控制器的设计
最少拍无纹波控制器的设计无纹波控制器是一种重要的电子设备，用于减小和控制电源输出的纹波电压。
在电源供电过程中，由于电源的不稳定性或其他原因，输出电压可能会产生波动，这会对连接的电子设备产生负面影响。
无纹波控制器的设计可以减小这种波动，保证电源输出的稳定性和可靠性。
本文将详细介绍无纹波控制器的设计步骤和关键要点。
无纹波控制器的设计步骤如下：1.确定设计需求：首先要明确设计的目标和要求，包括输出电压的稳定性要求、纹波电压的上限、设计成本和可靠性等。
这些需求将指导后续的设计工作。
2.选择滤波电路：滤波电路是减小纹波电压的关键。
常用的滤波电路有电容滤波和电感滤波。
根据设计需求选择合适的滤波电路，并进行电路参数计算。
3.选择功率开关元件：无纹波控制器需要使用功率开关元件来控制电源的输出。
根据设计需求选择合适的功率开关元件，包括晶体管、开关二极管等。
根据所选元件的特性和参数计算其电路参数。
4.设计反馈控制回路：反馈控制回路是无纹波控制器的核心。
通过测量电源输出电压并与设定值进行比较，控制功率开关元件的开关和关断，从而调整电源输出的纹波电压。
在设计反馈控制回路时，需要选择合适的反馈电路和控制算法，并进行电路参数计算。
5.进行电路仿真和优化：使用电路仿真软件对设计的无纹波控制器进行验证和优化。
通过仿真可以评估电路的性能和稳定性，并进行必要的优化。
6.进行电路实现和测试：在完成电路设计和优化后，可以进行电路的实现和测试。
根据设计需求和实际制造条件选择合适的元件和制造工艺，制作无纹波控制器原型，并进行性能测试。
7.进一步优化和改进：根据测试结果和实际应用情况，对无纹波控制器进行进一步的优化和改进。
通过调整电路参数、选择更合适的元件或改进控制算法等方式提高无纹波控制器的性能和可靠性。
在无纹波控制器的设计过程中1.功率开关元件的选择和电流承载能力：功率开关元件需要能够承受供电系统的电流负载，并具有较低的开关损耗和导通压降。
最少拍无纹波系统的设计
H 0(s)
1 e s
Ts
,
Gc (s)
kv s (1 T m s )
v(nT)
nT
问题归结为：设计一个系统在典型输入作用下，u(nT)经过有限个周期以后，达到 相对稳定。
● 设计原理 系统的闭环脉冲传递函数为：
(z)
要使u(nT)稳定，就要使
C (z) R(z)
2z
1
1 1 1 2 1 1 1
Tz
(1 z
z ( 1 0 . 718 z
2
1
1
)( 1 . 407 0 . 826 z 0 . 10 z
4
1
)
(1 z
)( 1 0 . 368 z
) )
)
3 . 68 z ( 1 0 . 718 z
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
0 . 38 z
(1 e K (1 e
T / T1 T / T
N 1
1 e 1 e
1
T / T1
T / T1
z
1
D(z)
)1 e
)( 1 e z
1
T / T1
z
) )z
N 1
T / T
(1 e
T / T
►
被控对象为带有纯滞后的二阶惯性环节
3 . 68 z (1 z ( 1 0 . 718 z
1 1
G (z)
) )
1
)( 1 0 . 368 z
T=1秒，在单位速度输入下，设计最少拍无纹波控制器D(z)。
解：
(z) 1 e(z) z
计算机控制技术最少拍无波纹控制器的设计与仿真
指导教师评定成绩：计算机控制技术课程设计报告设计题目：最少拍无波纹控制器的设计与仿真学生姓名：专业：班级：指导教师：一：课程设计题目：最少拍无波纹控制器的设计二：设计内容摘要在单位阶跃、单位速度典型输入下对最少拍无波纹控制进行研究。
Matlab仿真结果表明，最少拍无波纹能较快的跟随输入，经过有限拍系统达到稳态，并且在采样点之间没有纹波，输入误差为零。
表明最小拍无波纹控制能实现较高的控制品质。
关键词：最少拍无波纹Matlab仿真设计准备：要得到最少拍无纹波系统设计，其闭环z传递函数Φ(z)必须包含被控对象G(z)的所有零点。
设计的控制器D(z)中消除了引起纹波振荡的所有极点，采样点之间的纹波也就消除了。
已知对象传递函数)11.0(10)(0s s s G ，采样周期T=0.1s ，零阶保持器se s G Tsh1)(系统控制原理框图如下：系统广义对象的脉冲传递函数为因G (z )有z -1因子，零点z =-0.707，极点p 1=1，p 2=0.368。
闭环脉冲传递函数Φ(z )应选为包含z -1因子和G (z )的全部零点，所以 Φ(z )=1-Φe(z )=az -1(1+0.717z -1)Φe(z)应由输入形式、G (z )的不稳定极点和Φ(z )的阶次三者来决定。
所以选择Φe(z )=(1-z -1)(1+bz -1)式中(1-z -1)项是由输入型式决定的，(1+bz -1)项则应由Φe(z )与Φ(z )的相同阶次决定。
因Φe(z)=1-Φ(z )，将上述所得Φe(z )与Φ(z )值代D (s )B (s )ΦG h (s )G o (s )－＋G (s )C (s )E (z )U (z )E (s )G (z )R (z )R (s )C (z )11111100.368(10.717)()(0.11)(1)(10.368)Ts e z z G z Z s s s z z -----⎡⎤-+==⎢⎥+--⎣⎦入后，可得(1-z -1)(1+bz -1)=1-az -1(1+0.717z -1)所以，解得a =0.5824，b =0.4176。
实验二 最少拍控制实验
实验二 最少拍控制实验班级：自控081班 学号：200808602 姓名：樊军艳一、 实验目的与要求（1）掌握最少拍有纹波、无纹波系统的设计方法 （2）学会对最少拍控制系统的分析方法（3）了解输入信号对最少拍控制系统的影响及其改进措施二、实验原理最少拍控制是一种直接数字设计方法。
所谓最少拍控制，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。
他的闭环z 传递函数具有形式N N z z z z ---+⋅⋅⋅++=Φφφφ2121)(在这里，N 使可能情况下的最小正整数。
这一传递函数表明闭环系统的脉冲响应在N 个采样周期后变为零，从而意味着系统在N 拍之内到达稳态。
其控制原理如图1：图1 最少拍控制系统原理图（1）输入信号为单位阶跃信号，设计控制器D(z)； （2）采样周期T=1s.三、 实验内容与步骤（1） 按系统要求计算D(z)为有纹波控制器和无纹波控制器；（2） 按照系统原理图，在simulink 下构造系统结构图模型；取输入信号为单位阶跃信号，设计控制器，观察输入输出波形，打印结果； （3） 观察系统输出波形在采样点以外的波形。
（4） 比较有纹波与无纹波系统的区别，分析其原因。
四、实验设计图1 最少拍有纹波Simulink仿真图图2 最少拍有纹波控制器输出曲线(2)最少拍无纹波图1 最少拍无纹波Simulink仿真图图2 最少拍无纹波控制器输出曲线图3 最少拍无纹波系统输出曲线五、思考与分析（1）最少拍受什么限制而使跳帧节拍增加？答：最少拍受输入函数R(z)的阶数限制，阶数越高，调整时间越长。
（2）无纹波系统对控制器有何要求？答：被控对象G0(s)有足够的的积分环节；￠(z)必须包含G(z)中的圆内圆外的全部零点N(z)。
（3）分析不同输入信号对最少拍控制系统的影响。
答：输入信号阶数越高，调整时间越长。
最少拍无纹波控制器的设计
目录前言： (1)1 课题简介 (2)1.1课程设计目的 (2)1.2课程设计内容 (2)2 最小拍无纹波系统控制算法设计 (3)2.1设计原理 (3)2.2算法实现 (4)3 最小拍无纹波控制软件编程设计 (5)3.1运用simulink进行仿真 (5)3.2Matlab程序仿真 (8)4 结果分析 (9)5最少拍无纹波控制系统对典型输入的适应性问题 (9)6设计总结 (10)参考文献 (11)最少拍无纹波控制器的设计3摘要：本实验介绍了对一阶惯性环节控制对象,采用最少拍无纹波控制算法设计的一种数字控制器，《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。
计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。
通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。
关键词：最少拍无纹波控制；控制；计算机控制；；前言：本实验通过对最少拍无纹波控制器的设计及仿真了解和掌握了最少拍无纹波设计及有纹波设计。
首先，通过学习和搜集相关书籍资料了解和掌握了最少拍控制器的设计原理，从而分别根据单位阶跃信号输入和单位速度信号输入情况，设计了不同的最少拍无纹波控制器，并采用Simulink进行了仿真，同时又通过matlab程序验证了仿真结果的正确性。
其次，我们以单位速度信号输入为例，比较了有纹波和无纹波控制器的区别，最终得出结论：最少拍无纹波调整时间较长，但精度较高；最后，我们通过选择不同的输入信号对同一个最少拍无纹波控制器进行仿真，研究了最少拍无纹波控制系统对典型输入的适应性问题，最终发现根据某一种输入信号情况设计的无纹波控制器可适用于较低阶的输入信号情况，但不适用于更高阶的输入信号情况。
微型计算机控制专业技术课程答案
微型计算机控制专业技术课程答案《微型计算机控制技术》复习题纲1.1 计算机控制系统的结构。
1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些? 各有什么优缺点? （P5）1.3 实时、在线⽅式和离线⽅式的含义是什么?2.1 采⽤74LS244和74LS273，设计与PC总线等⼯业控制机的数字量(开关量) 输⼊输出接⼝，要求:画出接⼝电路原理图，并采⽤8086汇编语⾔编写数字量输⼊输出程序。
2.2 ⽤8位A／D转换器ADC0809与PC总线等⼯业控制机接⼝，设计模拟输⼊通道以及数据采集程序流程图。
2.3 采样信号有何特点? 采样保持器的作⽤是什么?是否所有的模拟量输⼊通道中都需采样保持器? 为什么?2.4 什么是串模⼲扰和共模⼲扰? 如何抑制?2.5 计算机控制系统中地线有哪⼏种?2.6 什么是波反射? 如何消除波反射?3.1 插补计算程序流程：(1) 直线插补程序；(2) 圆弧插补程序。
3.2 给出⼀段直线或圆弧。
要求：(1) 按逐点⽐较法插补进⾏列表计算；(2) 作出⾛步轨迹图，并标明进给⽅向和步数。
3.3 三相步进电机的⼯作⽅式。
3.4 利⽤8255A设计x轴步进电机和y轴步进电机的控制电路，要求：(1) 画出接⼝电路原理图；(2) 分别列出x轴和y轴步进电机在三相单三拍、三相双三拍或三相六拍⼯作⽅式下的输出字表。
4.1 数字控制器的连续化设计步骤。
（P103）4.2 PID控制器的三个参数对系统性能的影响。
4.3 数字控制器的离散化设计步骤是什么?4.4 最少拍⽆纹波控制器的设计。
4.5 模糊推理的计算。
6.1 测量数据预处理技术包括哪些？(185~190)7.1 什么是现场总线?有哪⼏种典型的现场总线?7.2 分布式控制系统的设计原则是什么？DCS系统分为哪⼏层？各层实现哪些功能？⽅程段11 部分1第⼀章（绪论）作业1.1 什么是计算机控制系统？它由哪⼏部分组成？答：计算机控制系统就是利⽤计算机来实现⽣产过程控制的系统。
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1.题目分析ﻩ02。
最少拍无纹波控制原理ﻩ错误!未定义书签。
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4．用ＭＡTLAB软件仿真ﻩ34。
1单位阶跃输入信号..................................... 错误!未定义书签。
4．2单位速度输入信号ﻩ错误!未定义书签。
4.3单位加速度输入信号ﻩ错误!未定义书签。
参考文献ﻩ错误!未定义书签。
附录ﻩ错误!未定义书签。
课设体会..................................................... 错误!未定义书签。
最少拍无纹波控制器的设计1任甜甜沈阳航空航天大学北方科技学院摘要:本次课程的目的是学习并熟悉使用计算机软件ｍaｔlab去建模、分析、设计和仿真最少拍无纹波控制器.最少拍控制器的设计应首先根据零阶保持器将传递函数离散化,解出待定系数,然后求出相应的闭环脉冲传递函数和数字控制器。
得出的闭环脉冲传递函数在后续工作中还需要进行多次调整,从而获得最佳表达形式．最后分别使用程序仿真方法和siｍuｌinｋ去分析系统在速度和加速度两种输入信号下的动态性能和稳定性能。
关键词：离散化；数字控制器；程序仿真前言最少拍设计，是指系统在典型输入信号的作用下,经过最少拍使系统输出的系统误差为零．最少拍控制器是基于准确的被控对象而建立的一种控制算法,设计一个数字控制器,使系统到达稳定所需要的采样周期最少,而且在采样点的输出值能准确地跟踪输入信号,不存在静差。
应用数字控制器设计的随动系统的快速性一般以系统需要多少个采样周期数来表征。
通常称一个采样周期为一拍，那么在越少的拍数内,系统的输出能跟上给定值,则系统的快速性越好。
最少拍控制就是为满足这一要求的一种离散化设计方法．1.题目分析根据题目要求,设计无波纹最小拍控制器。
采用零阶保持器的单位反馈离散系统,被控对象要求系统在单位阶跃输入时,实现无波纹最小拍控制,用离散设计法设计数字控制器。
通过对最少拍数字控制器的设计与仿真，让自己对最少拍数字控制器有更好的理解与认识,透切理解最少拍、最少拍有纹波数字控制器、最少拍无纹波数字控制器的概念，分清最少拍有纹波与无纹波控制系统的优缺点，熟练掌握最少拍数字控制器的设计方法、步骤,并能灵巧地应用mａtlａb平台对最少派控制器进行系统仿真.实验设备及仪器：装有m ａtlab 软件的PC 微机一台.２。
最少拍无纹波控制原理其中,被控对象的传递函数为:2345213111)5)(2(10)(s s s s s s s G +++++=(1）针对单位阶跃信号设计最少拍无纹波控制器)(z D ，并用计算机进行仿真.最少拍控制是一种直接数字设计方法.所谓最少拍控制，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。
它的闭环z 传递函数具有形式:N N z z z z ---+++=Φφφφ 2211)((2)在这里,N 是可能情况下的最小正整数。
这一传递形式表明闭环系统的脉冲响应在N 个采样周期后变为零，从而意味着系统在N 拍之内到达稳态。
其控制原理如图１:图1 最少拍系统控制原理图图1所示计算机控制系统框图中：Ｇ(s ） —— 被控对象的连续传递函数 Ｄ（z ) —- 数字控制器的Z 传递函数 H （s) －- 零阶保持器的传递函数 T －— 采样周期3.最少拍无纹波控制器设计步骤已知公式（１)G （s),可根据控制系统的性能指标要求构造Ф（z),则根据()z G ＝Z[])()(S G S H •＝Z⎥⎦⎤⎢⎣⎡•--)(1s G s e Ts ＝(1—z1-）Z⎥⎦⎤⎢⎣⎡s s G )( （3）带零阶保持器的广义被控对象为()G s 通过matla ｂ，进行z 变换,即当采样周期为0。
1时，得出广义对象的脉冲传递函数为 ：()z G =3329.0153.245.5772.6142.40006174.00009736.0005884.0003367.0001517.02345234-+-+-++-+z z z z z z z z z（4)想要求()z e Φ和()z Φ，必须把()z G 函数变换成零极点相乘的形式,即:()z G =)4966.01)(7408.01)(9048.01()1()2408.01)(6065.01)(8187.01)(403.31(001517.01112111111-------------+--+z z z z z z z z z (5) 由()z G 零极点图分析:d =1,w =4，v ＝2,j =2,因为是单位阶跃响应,可知q =1，因为j ＞q ，可以得出m =w ＋d ＝5,n =v =2。
要使稳态误差ｅ(∞)＝0,必须有 :()z e Φ=)()1(1(1111z F z z a qj v i i --=--⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∏ (6)()z Φ=()z F z b z w i i d211)1(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∏=-- （7） 其中 ：m n z f z f z f z F ---++++=12121111...1)((８)()n n z f z f z f z F ---++=22221212...... 由)(1)(z z e Φ-=Φ得)(1)(z z e Φ-=Φ(９)令对应项系数相等，通过ｍatla ｂ软件中s ｏlv ｅ函数求得：111=f ,5657.112-=f ，2580.713-=f ,6897.214=f ，0440.115=f ，5657.221=f ,022=f 所以由上面系统闭环脉冲传递函数为()z Φ=)()(z R z C ＝654320440.16457.19476.96923.55657.2-----++-+z z z z z(１０)系统误差脉冲传递函数为:()z e Φ=1—()z Φ= 654320440.16457.19476.95623.55657.21-------+--z z z z z (1１)数字控制器脉冲传递函数为:()z D ＝7654210123765432101230006174.00002745002426.004106.01713.01391.00567.0003254.000578.0001517.0003949.003882.01618.03642.04506.02181.01826.03753.02691.009501.001377.0-------------+--++-+---+-+--+-+-z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z z(12）4．用MA ＴＬＡB 软件仿真将()z G 和()z D 相应的函数式填入mat ｌａb 原理框图中仿真过程的位置，如图2所示。
仿真被控过程的响应曲线见图3。
4．1单位阶跃输入信号根据稳定性要求,Ｇ(z ）中z=１的极点应包含在Φe (z ）的零点中,系统针对阶跃输入进行设计，q=1,显然准确性条件中已满足了稳定性要求。
按照系统原理图,在si ｍu ｌink 下构造系统结构图模型,取输入信号为单位阶跃信号,如图2、图3所示。
图2 单位阶跃信号输入时的系统仿真图图3 单位阶跃信号输入时的系统仿真图4。
2单位速度输入信号根据稳定性要求,G(z）中z=1的极点应包含在Φ(z）的零点中，系统针对阶跃输入e进行设计，ｑ=2,显然准确性条件中已满足了稳定性要求。
按照系统原理图,在sｉｍulin ｋ下构造系统结构图模型,取输入信号为单位速度信号,如图4、图５所示。
图４单位速度信号输入时的系统仿真图图5 单位速度信号输入时的系统仿真图4.3单位加速度输入信号(z)的零点中,系统针对阶跃输入根据稳定性要求,Ｇ（z）中z=1的极点应包含在Φｅ进行设计,ｑ=2,显然准确性条件中不满足稳定性要求,无法进行设计。
参考文献［1] 王划一。
自动控制原理。
北京:国防工业出版社,２007[2] 于海生,丁军航,潘松峰，吴贺荣．微型计算机控制技术。
北京:清华大学出版社,2０１１附录源程序的M 文件:ｎｕm=[０ 0 0 10 70 １０0］; %多项式()s G 的分子 ｄen=[1 1１ ３1 21 0 ０]； ％多项式()s G 的分母 Gs=ｔf(ｎu ｍ，d ｅｎ);Ｇz=c2d(G ｓ，0.1，'z ｏh')； %将传递函数()s G 离散化为()z G zs ｙｓ=z ｐk(Gz ）; %将脉冲传递函数()z G 转化为零极点分布形式n ｕｍ1＝[0 ０ 2。
5６5７ 5．692３ -9.9４７６ 1。
645７ 1。
0440]; %系统闭环脉冲传递函数()z Φｄen1=［1 0 -２。
５６57 —5。
692３ 9.9476 —１。
6４57 -1。
0４4０］； %系统误差传递函数()z e ΦUs ＝ｔf(num1，den1）;Uz=ｃ2d(Us ，0．1，’zoh’）;Ｔｚ=1／Gz*Ｕz; ％数字控制器()z D[ａ，b,c,d ，f ］＝ｓolv ｅ('ａ—１=—ｆ’,’b—a=-２.２1８6*f',＇c —ｂ=3．8７７15981＊f’,'d —c ＝—0。
64142879１４*f',’d=０。
406８871994＊f’) ％a,b ，c ，d ，f 分别代表12f ，13f ,14f ，15f ，21f课设体会为期三周的课设马上就要结束了，在这三周的课程设计时间里,有痛苦,也有欢乐，当分到题目时,心中一阵窃喜，因为之前做过的实验和这个题目有一点类似。
但是,需要自己查找的资料还有很多,很多函数自己不知道，要求用的ｃ2d函数和soｌvｅ函数之前都没有接触过，所以需要自己查阅。
在做这个题目的时候，首先需要求的是广义脉冲传递函数,很幸运找到求解它的代码。
但是在算接下来的数字控制器时，遇到了麻烦.开始自己第一次算的时候没有找到零极点分布的形式,所以很难看出零极点,也就没有办法求解闭环脉冲传递函数和闭环误差传递函数。
在求助于老师之后，经过老师的耐心讲解，结合老师上课时所讲的内容，进而很顺利地求出数字控制器的函数。
在接下来的步骤中，问题解决地就游刃有余了.这次课设,使我对mａtlab软件更加了解,可以做很多和我们日常生活中有关联的东西,进行设计、仿真、出现结果。
同时也是对我们课上学习内容的深化和对查阅和课程相关内容的能力的大大提高。