1、實(shí)驗(yàn)六最少拍控制算法的研究 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)并掌握最少拍控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，并研究最少拍控制系統(tǒng)對(duì) 三種典型輸入的適應(yīng)性及輸出采樣點(diǎn)間的紋波。2. 學(xué)習(xí)并掌握最少拍無紋波控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，并研究輸出采樣點(diǎn) 間的紋波消除以及最少拍無紋波控制系統(tǒng)對(duì)三種典型輸入的適應(yīng)性。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)對(duì)彖具有一個(gè)積分環(huán)節(jié)的二階系統(tǒng)的最少拍控制，并通過 simulink仿真實(shí)驗(yàn)，研究該閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)三種典型輸入的適應(yīng)性以及輸岀 采樣點(diǎn)間的紋波。2. 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)對(duì)象具有一個(gè)積分環(huán)節(jié)的二階系統(tǒng)的最少拍無紋波控制，并 通過simulink仿真實(shí)驗(yàn)觀察，該閉環(huán)控制系統(tǒng)輸出采樣點(diǎn)間紋波的消除， 以及系

2、統(tǒng)對(duì)三種典型輸入的適應(yīng)性。三實(shí)驗(yàn)步驟101.給定被控對(duì)彖傳遞函數(shù)為:恥）=心+ 1）,要求設(shè)計(jì)在單位速度輸入函數(shù)時(shí)的最少拍有紋波控制系統(tǒng)和無紋波控制系統(tǒng)。采樣周期t二is。2.首先求得廣義對(duì)象的脈沖傳函：1 - eg(z) = z105(5 + 1)10s2(s + l)3.679廠（1+0.718c）當(dāng)t二is時(shí)，求得（1 廠）（1-03679廠）3. 根據(jù)最少拍控制設(shè)計(jì)方法，確定閉環(huán)脈沖傳函：（z） = 2廠一廠4. 確定數(shù)字控制器:g（1-）0.5434(1 - 0.5z" )(1 0.3679廠)(1廠)(1 + 0.718 廠)5. 利用simulink搭建仿真模型:6.

3、改變給定輸入，分別為單位階躍函數(shù)，單位速度函數(shù)，單位加速度函數(shù), 分析仿真結(jié)果。7. 根據(jù)最少拍無紋波控制設(shè)計(jì)方法，確定閉環(huán)脈沖傳函：0(z) = (1 + 0.718z_1 )(1.4082z_1 - 0.825z-2)8. 確定數(shù)字控制器:g(1-)().3830(1 - 0.3679廠)(1 - 0.5859廠)(1-廠)(1 + 0.592廠)9. 改變仿真模型中的數(shù)字控制器。10. 改變給定輸入，分別為單位階躍函數(shù)，單位速度函數(shù)，單位加速度函數(shù), 分析仿真結(jié)果。四實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(1) 首先給定輸入為單位速度函數(shù)，控制器為最少拍無差控制器。黃線為離散輸出，紫線為連續(xù)輸岀，青線為給定單位速

4、度函數(shù)的輸入。可見,輸出經(jīng)過兩拍完全能跟蹤輸入，系統(tǒng)在采樣點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)誤差為0,但不能保證在采 樣點(diǎn)之間的穩(wěn)態(tài)誤差為0,系統(tǒng)存在紋波。（2）給定單位階躍輸入，控制器不改變系統(tǒng)超調(diào)量很大，經(jīng)過兩拍后，輸出達(dá)到在采樣點(diǎn)無靜差的穩(wěn)態(tài)，但在采樣點(diǎn) 之間不能保證無靜差。系統(tǒng)存在紋波。（3）給定單位加速度輸入，控制器不改變系統(tǒng)經(jīng)過兩拍后趨于穩(wěn)定，但輸出對(duì)輸入總存在靜差。（4）給定輸入為單位速度函數(shù)，控制器為最少拍無紋波控制器系統(tǒng)經(jīng)過3拍后，輸出能跟蹤輸入，且系統(tǒng)不存在紋波。(5) 結(jié)論：最少拍控制器對(duì)輸入的適應(yīng)性差。最少拍無紋波控制器為了消除紋波，延長了系統(tǒng)消除偏差的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)七 具有純滯后系統(tǒng)的大林控制一實(shí)

5、驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)并掌握用于具有純滯后系統(tǒng)的大林控制算法的設(shè)計(jì)及其 實(shí)現(xiàn)。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容針對(duì)一個(gè)具有純滯后的被控對(duì)象，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)大林控制，并通過simulink 仿真實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果。三實(shí)驗(yàn)步驟1. 給定被控對(duì)象g°（s）=嚴(yán),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)大林算法數(shù)字控制器,45 + 1使系統(tǒng)的閉環(huán)傳函為：（$）=亍亠，采樣周期+2. 求得廣義被控對(duì)象脈沖傳函:0.22 u31-o.779z_1().3933l-o.6o7_11 ets 1g(z) = zl-s as + 13. 求得閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)：1 ets 1(z) = n-s 2s + 14. 求得數(shù)字控制器:q(z) =o(z) _1.778

6、(1-o.779z-1)1-0() - (1-o.6o7z1 -o.393z3)5.建立simul ink仿真模型:delay2hold2四結(jié)果分析丿 scopel-|n|x|給定輸入為單位階躍，黃線為系統(tǒng)加入大林控制器，輸出曲線，紫線為不 加控制器，輸出曲線，青線為等效系統(tǒng)輸岀曲線。青線和黃線重合，表明用 大林算法設(shè)計(jì)的控制器可使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的期望傳函等效為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)和 一個(gè)延遲環(huán)節(jié)串聯(lián)。大林算法適用于廣義對(duì)象含有純滯后環(huán)節(jié)且要求等效系 統(tǒng)沒有超調(diào)量的系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)八模糊控制一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)并掌握二維模糊控制器的設(shè)計(jì)。2. 通過仿真研究二維模糊控制器對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響。二. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

7、1. 以具有純滯后的一階系統(tǒng)為被控對(duì)象，設(shè)計(jì)一個(gè)二維模糊控制器。2. 利用simulink搭建仿真模型。3. 對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，研究二維模糊控制器對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響。三. 實(shí)驗(yàn)步驟g($) = !幺七“1給定被控對(duì)象3$ + 1,具有純滯后的一階系統(tǒng)。2.設(shè)計(jì)二維模糊控制器，用誤差e和誤差的導(dǎo)數(shù)de/dt作為模糊控制器的輸入量, 設(shè)控制系統(tǒng)的輸入為單位階躍信號(hào)1，輸出為y,誤差為e,誤差導(dǎo)數(shù)為de；被 控對(duì)象的輸入為u；模糊控制器與e, de對(duì)應(yīng)的輸入分別為el, del,與u對(duì)應(yīng) 的輸出為ul。el, del, ul的論域取-6,+6,語言值取5個(gè)，分別為“負(fù)大nb”, “負(fù)小ns”，“

8、零zr”，“正小ps”和“正大pb”。ns, zr, ps取高斯隸屬度 函數(shù)，nb, pb取梯形隸屈度函數(shù)。el ,del ,ul的隸屈度函數(shù)如圖1所示。el的隸厲度函數(shù)del的隸厲度函數(shù)匕1的隸屬度函數(shù)圖1根據(jù)人工操作經(jīng)驗(yàn)，可以得到用“ifthen”形式表達(dá)的模糊控制規(guī)則:l.if (el is nb) and (del is nb) then (ul is nb)2.1f (el is nb) and (del is ns) then (ul is ns)3.1f (el is nb) and (del is zr) then (ul is ns)23.1f (el is pb) and

9、(del is zr) then (ul is ps)24.1f (e 1 is pb) and (del is ps) then (ul is pb)25. if (el is pb) and (del is pb) then (ul is pb)以上模糊控制規(guī)則共計(jì)25條，這些控制規(guī)則可以總結(jié)歸納成表如表1。表1eldelnbnszrpspbnbnbnsnszrzrnsnsnszrzrpszrnszrzrpspspszrzrpspspbpbzrpspspbpb3、建立仿真模型進(jìn)行仿真step課差的量化因子ke取6,誤差變化的量化因子kc取0.5,控制輸出的比例 因子ku取0.7。限幅器1和限幅器2的限幅范圍是-6, 6,其作用是把控制系統(tǒng) 的誤差及誤差數(shù)由基本論域變換到模糊控制器輸入變量的論域。假設(shè)被控對(duì)彖允 許的最大輸入是土20,因而在被控對(duì)彖的前而設(shè)置了限幅器3,其限幅范圍是卜20, 20o利用仿真參數(shù)對(duì)話框，可以設(shè)置相關(guān)的仿真參數(shù)。這里仿真