实验三最少拍控制算法matlab仿真实验docxWord格式文档下载.docx
《实验三最少拍控制算法matlab仿真实验docxWord格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验三最少拍控制算法matlab仿真实验docxWord格式文档下载.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
%零极点形式的被控对象
T=1;
%采样周期
Gd=c2d（G,T,'
zoh'
）%广义被控对象脉冲传函
[num1,den1]=tfdata（Gd,'
v'
）;
GG=feedback（Gd,1）%原系统闭环传递函数
yd_1=0;
yd_2=0;
ed_1=0;
ed_2=0;
fork=1:
1:
35
time（k）=k*T;
rin（k）=1;
%单位阶跃信号
%闭环系统的差分方程
yd（k）=num1
（2）*ed_1+num1（3）*ed_2-den1
（2）*yd_1-den1（3）*yd_2;
ed（k）=rin（k）-yd（k）;
%求偏差
%数据更新
ed_2=ed_1;
ed_1=ed（k）;
yd_2=yd_1;
yd_1=yd（k）;
end
yd%原闭环系统的输出序列
ed%原闭环系统的偏差序列
figure
（1）;
plot（time,rin,'
r'
time,yd,'
g'
time,ed,'
b'
xlabel（'
time'
ylabel（'
rin,yd'
title（'
闭环系统在单位速度信号下的响应'
text（3,23,'
红线：
输入信号；
绿线：
系统输出响应；
蓝线：
偏差'
1）原系统闭环脉冲传递函数为：
GG=
0.36788（z+0.7183）
------------------
（z^2-z+0.6321）
得系统特征根为
特征根
即闭环系统稳定。
2）广义对象的开环脉冲传递函数为：
Gd=
（z-1）（z-0.3679）
可知，开环脉冲传递函数有
的极点个数为1，系统为I型系统。
对于单位速度输入，稳态误差不为零。
即原来的闭环系统达不到最少拍系统中对某个输入稳定无静差的要求。
3）原闭环系统输出序列为：
yd=
Columns1through9
00.36791.00001.39961.39961.14700.89440.80150.8682
Columns10through18
0.99371.07701.08101.03230.98110.96070.97260.99751.0148
Columns19through27
1.01641.00700.99670.99220.99430.99921.00281.00331.0015
Columns28through35
0.99940.99850.99880.99981.00051.00071.00030.9999
可知，系统输出在第十三拍以后，基本稳定为1，满足稳定性要求。
调节时间为13s。
动态过程为13拍，达不到最少怕的要求。
原闭环系统偏差序列为：
ed=
1.00000.63210.0000-0.3996-0.3996-0.14700.10560.19850.1318
0.0063-0.0770-0.0810-0.03230.01890.03930.02740.0025-0.0148
-0.0164-0.00700.00330.00780.00570.0008-0.0028-0.0033-0.0015
0.00060.00150.00120.0002-0.0005-0.0007-0.00030.0001
可知，系统偏差输出在第十三拍（系统稳定）以后，基本保持0大小，无静差。
4）原闭环系统输出曲线
从图中也可看出，原系统不满足最少拍要求。
需要串入最少拍调节器。
2、设计最少拍控制器：
步骤：
（1）确定有零阶保持器的广义对象
Closeall;
%广义被控对象脉冲传函
广义被控对象的脉冲传递函数为：
可知，广义被控对象没有单位圆外的零极点，也没有纯滞后。
即i=j=l=0。
（2）输入为单位阶跃时，m=1，s=j+m=1，t=l+i=0
最少拍系统应具有的误差脉冲传递函数、闭环脉冲传递函数分别为：
求待定系数，得：
（3）确定数字控制器
（4）闭环系统输出：
数字控制器的输出：
程序：
phi=tf（[1],[10],T）;
%闭环脉冲传函
phie=tf（[1-1],[10],T）;
%误差脉冲传函
D=phi/（Gd*phie）;
%数字控制器脉冲传函D（z）
phie,phi,Gd,D
[num2,den2]=tfdata（D,'
ud_1=0;
ud_2=0;
ud_3=0;
ed_3=0;
%加数字控制器的差分方程
yd（k）=num1
（2）*ud_1+num1（3）*ud_2-den1
（2）*yd_1-den1（3）*yd_2;
%数字控制器的差分方程
ud（k）=（num2
（1）*ed（k）+num2
（2）*ed_1+num2（3）*ed_2+num2（4）*ed_3-den2
（2）*ud_1-den2（3）*ud_2-den2（4）*ud_3）/den2
（1）;
ud_3=ud_2;
ud_2=ud_1;
ud_1=ud（k）;
ed_3=ed_2;
ed_2=ed_1;
yd,ud
figure
（2）;
time,ud,'
k'
rin,yd,ud'
加数字控制器后单位阶跃信号的闭环响应及数字控制器的输出'
text（3,1.5,'
系统输入；
系统输出；
黑线：
控制器输出'
系统输出序列：
Columns1through10
01.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.0000
Columns11through20
1.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.0000
Columns21through30
Columns31through35
1.00001.00001.00001.00001.0000
控制器输出序列：
ud=
Columns1through10
2.7183-2.95252.1207-1.52331.0941-0.78590.5645-0.40550.2912-0.2092
0.1503-0.10790.0775-0.05570.0400-0.02870.0206-0.01480.0106-0.0076
0.0055-0.00390.0028-0.00200.0015-0.00110.0008-0.00050.0004-0.0003
0.0002-0.00010.0001-0.00010.0001
可知，加数字控制器后，系统输出与系统输入在1s以后相等，说明系统是稳定的且稳态无静差。
调节时间为1s，但观察其数字控制器输出曲线及输出序列发现，其控制器输出在28拍（28s）后才变为恒定值，说明输出在第3拍至第28拍间，仅能保证在采样点上与输入相同，在采样点间不相同，即输出有纹波。
此时闭环脉冲传函为：
误差脉冲传函为：
数字控制器为：
2.7183z（z-1）（z-0.3679）
-------------------------
z（z+0.7183）（z-1）
3、最少拍无纹波控制器：
，广义被控对象脉冲传函：
0.36788（z+0.7183）
------------------
广义被控对象没有单位圆外的零极点，也没有纯滞后。
（2）由G（z）有一个单位圆内的零点-0.7183，要实现无纹波，则最少拍系统的闭环脉冲传递函数要求将单位圆内圆外的所有零点都包含进来。
此时零点个数i=1。
（3）输入为单位阶跃时，m=1，s=j+m=1，t=l+i=0+1=1。
应具有的误差脉冲传递函数、闭环脉冲传递函数分别为：
升级会员 