实验四最小拍控制器设计

实验报告
课程名称 成 绩 实验项目 最小拍控制器投计 指导教师 学生姓名 学号 班级专业 实验地点 实验日期 年 月 日
一、实验目的：
1、了解和掌握有纹波和无纹波最小拍控制器的原理和设计方法。

2、利用Matlab 仿真，观察系统的输入输出曲线。

二、实验内容
系统如图所示，
一、当s T s s s G 1,)
1(10)(=+=
时 A 、阶跃输入信号作用下，有纹波最小拍控制器、无纹波最小拍控制器设计；
最小拍有纹波控制器设计:
1
1
111211)()1(12211111111)2(11.01.0)](1)[()()()()()(;
)(,;);1(;1)1()1)(1(][)()
1)(1(])2(1[10]1)([)(G -------+-++-+-----------+-=Φ-Φ=ΦΦ==Φ==+⋅⋅⋅++⋅+⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅++=Φ---+=-⋅=z e z e z z G z z z G z z D z z z m z z z z z f z f z f z f z f z z e z z e z e s e s G Z z e L
q p m p m m m m m sT 制器设计故相当于简单最小拍控无纯滞后环节除外无单位圆外的零极点阶跃输入βββ
最小拍无纹波控制器设计: 11
111111)2()1(1.01.0)](1)[()()()()()(;1
])2(1[)(,11,1)1(];
)2(1[)(,)(G )(-------+--=Φ-Φ=ΦΦ=--+=Φ-==Φ-+=ΦΦz e e z e z z G z z z G z z D e z e z z e f z e z f z z z e 则又则中的所有零点包含
B 、使A 中采样点间增加4个点进行显示，观察有纹波、无纹波控制器的区别； 在采样点间增加4个点相当于T=0.2s;
最小拍有纹波控制器设计:
12.02.01
2.0111211)()1(1221112.012
2.012.0)1210()810(1)](1)[()()()()()(;
)(,;);1(;1)1()1)(1(][)()
1)(1()1210()810(]1)([)(G ----------+-++-+------------+--=Φ-Φ=ΦΦ==Φ==+⋅⋅⋅++⋅+⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅++=Φ---+-=-⋅=z e e z e z z G z z z G z z D z z z m z z z z z f z f z f z f z f z z e z z e z e s e s G Z z e L
q p m p m m m m m sT 制器设计故相当于简单最小拍控无纯滞后环节除外无单位圆外的零极点阶跃输入βββ
最小拍无纹波控制器设计: 12.02.01
2.02
.02
2.012.02.02.0112.02
.01
1)1210(221)](1)[()()()()()(;1)65()45()(,145,1)1();4
5651()(,)(G )(-----------------+--=Φ-Φ=ΦΦ=--+-=Φ--==Φ--+=ΦΦz e e z e z z G z z z G z z D e z e z e z e e f z e e z f z z z e 则又则中的所有零点包含 二、当s T s
s G 1,1)(==
时 A 、阶跃输入信号作用下，无纹波最小拍控制器设计D 1(z)；
最小拍无纹波控制器设计:
1)]
(1)[()()()()()(;
)(,1,1)1(;
)(,)(G )(;);1(;1)1()1)(1(][)(1]1)([)(G 1111111211)()1(122111
1
=Φ-Φ=ΦΦ==Φ==Φ=ΦΦ==+⋅⋅⋅++⋅+⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅++=Φ-=-⋅=------+-++-+------z z G z z z G z z D z z f z f z z z z m z z z z z f z f z f z f z f z z z s e s G Z z e L
q p m p m m m m m sT 则又则中的所有零点包含无纯滞后环节除外无单位圆外的零极点阶跃输入βββ B 、斜坡输入信号作用下，无纹波最小拍控制器设计D 2(z)；
最小拍无纹波控制器设计:
1
1
221211
221111211)()1(122111
1
12)](1)[()()()()()(;2)(,1,20)(,1)1(;
)(,)(G )(;);1(;2)1()1)(1(][)(1]1)([)(G ----=------+-++-+--------=Φ-Φ=ΦΦ=-=Φ-===Φ=Φ+=ΦΦ==+⋅⋅⋅++⋅+⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅++=Φ-=-⋅=z z z z G z z z G z z D z z z f f dz z d z f z f z z z z m z z z z z f z f z f z f z f z z z s e s G Z z e z L
q p m p m m m m m sT 则又则中的所有零点包含无纯滞后环节除外无单位圆外的零极点斜坡输入βββ 三、实验步骤及结果
一、A
matlab 代码：
% 有纹波
T=1;gz=c2d(tf(10,[1 1 0]),T)
dz=tf([0.1*exp(1) -0.1],[1 exp(1)-2],T)
sys=feedback(gz*dz,1)
step(sys)
% 无纹波
T=1;gz=c2d(tf(10,[1 1 0]),T);
dz=tf([0.1*exp(1) -0.1],[exp(1)-1 exp(1)-2],T)
sys=feedback(gz*dz,1)
step(sys)
B
matlab 代码：
% 有纹波
T=0.2;gz=c2d(tf(10,[1 1 0]),T)
dz=tf([1 -exp(-0.2)],[10*exp(-0.2)-8 10-12*exp(-0.2)],T) sys=feedback(gz*dz,1)
step(sys)
% 无纹波
T=0.2;gz=c2d(tf(10,[1 1 0]),T);
dz=tf([1 -exp(-0.2)],[2-2*exp(-0.2) 10-12*exp(-0.2)],T) sys=feedback(gz*dz,1)
step(sys)
二、A
matlab代码：
% 无纹波
T=1;gz=c2d(tf(1,[1 0]),T)
dz=tf(1,1,T)
sys=feedback(gz*dz,1)
step(sys)
二、B
matlab代码：
% 无纹波
T=1;gz=c2d(tf(1,[1 0]),T)
dz=tf([2 -1],[1 -1],T)
sys=feedback(gz*dz,1)
step(sys)
四、实验结果分析：
五、实验心得与体会：。