計算機(jī)仿真課程設(shè)計--控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真

1、<p>　　《計算機(jī)仿真》課程設(shè)計說明書</p><p>　　題目: 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真 </p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　2011 ～2012 學(xué)年 第 2學(xué)期</p><p><b>　　一、課程設(shè)計題目</b></p

2、><p>　　《控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真》</p><p>　　本課程設(shè)計共列出10個同等難度的設(shè)計題目，編號為：[0號題]、[1號題]、[2號題]、[3號題]、[4號題]、[5號題]、[6號題]、[7號題]、[8號題]、[9號題]。</p><p>　　學(xué)生必須選擇與學(xué)號尾數(shù)相同的題目完成課程設(shè)計。例如，學(xué)號為09xxxxxxxx2的學(xué)生必須選做[2號題]。&l

3、t;/p><p><b>　　二、課程設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　?。ㄒ唬犊刂葡到y(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真》課題設(shè)計內(nèi)容</p><p>　　[0號題] 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真 </p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取

4、0.1秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　　[1號題] 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真</p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.1秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋

5、控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　　[2號題] 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真</p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.2秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控

6、制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　　[3號題] 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真</p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.2秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p>

7、<p>　　[4號題] 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真</p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.05秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　　[5號題] 控制系統(tǒng)建模

8、、分析、設(shè)計和仿真</p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.05秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋</p><p>　　控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　　[6號題] 控制系統(tǒng)建模、分析

9、、設(shè)計和仿真</p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.01秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋</p><p>　　控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　　[7號題] 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計

10、和仿真</p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.01秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋</p><p>　　控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　　[8號題] 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真

11、</p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.02秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋</p><p>　　控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　　[9號題] 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真<

12、;/p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.02秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋</p><p>　　控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　?。ǘ犊刂葡到y(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真》課題設(shè)計要求及評

13、分標(biāo)準(zhǔn)【共100分】</p><p>　　1、求被控對象傳遞函數(shù)G(s)的MATLAB描述。（2分）</p><p>　　2、求被控對象脈沖傳遞函數(shù)G(z)。（4分）</p><p>　　3、轉(zhuǎn)換G(z)為零極點(diǎn)增益模型并按z-1形式排列。（2分）</p><p>　　4、確定誤差脈沖傳遞函數(shù)Ge(z)形式,滿足單位加速度信號輸入時閉環(huán)穩(wěn)態(tài)誤

14、差為零和實(shí)際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)</p><p><b>　　定的要求。（6分）</b></p><p>　　5、確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Gc(z)形式，滿足控制器Dy(z)可實(shí)現(xiàn)、最少拍和實(shí)際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。</p><p><b>　?。?分）</b></p><p>　　6、根據(jù)4、5、列寫方程組，求解

15、Gc(z)和Ge(z)中的待定系數(shù)并最終求解Gc(z)和Ge(z) 。（12分）</p><p>　　7、求針對單位加速度信號輸入的最少拍有波紋控制器Dy(z)并說明Dy(z)的可實(shí)現(xiàn)性。（3分）</p><p>　　8、用程序仿真方法分析加速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。（7分）</p><p>　　9、用圖形仿真方法(Simulink)分析單位加速度信

16、號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。（8分）</p><p>　　10、確定誤差脈沖傳遞函數(shù)Ge(z)形式,滿足單位速度信號輸入時閉環(huán)穩(wěn)態(tài)誤差為零和實(shí)際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。（6分）</p><p>　　11、確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Gc(z)形式，滿足控制器Dw(z)可實(shí)現(xiàn)、無波紋、最少拍和實(shí)際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。（8分）</p><p>　　12、根據(jù)10、11、列寫

17、方程組，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系數(shù)并最終求解Gc(z)和Ge(z) 。（12分）</p><p>　　13、求針對單位速度信號輸入的最少拍無波紋控制器Dw(z)并說明Dw(z)的可實(shí)現(xiàn)性。（3分）</p><p>　　14、用程序仿真方法分析單位速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。（7分）</p><p>　　15、用圖形仿真方法(Simulink

18、)分析單位速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。（8分）</p><p>　　16、根據(jù)8、9、14、15、的分析，說明有波紋和無波紋的差別和物理意義。（4分）</p><p><b>　　三、進(jìn)度安排</b></p><p>　　6月2日： 下達(dá)課程設(shè)計任務(wù)書；復(fù)習(xí)控制理論和計算機(jī)仿真知識，收集資料、熟悉仿真工具；確定</p>

19、<p><b>　　設(shè)計方案和步驟。</b></p><p>　　6月3日： 編程練習(xí)，程序設(shè)計；仿真調(diào)試，圖形仿真參數(shù)整定；總結(jié)整理設(shè)計、仿真結(jié)果，撰寫課程設(shè)計說明書。</p><p>　　6月9日至6月10日： 完成程序仿真調(diào)試和圖形仿真調(diào)試；完成課程設(shè)計說明書；課程設(shè)計答辯總結(jié)。</p><p><b>　　四、基

20、本要求</b></p><p>　　1．學(xué)生應(yīng)按照課程設(shè)計任務(wù)書的要求獨(dú)立分析、解決問題，按計劃完成課程設(shè)計任務(wù)；</p><p>　　2．不得抄襲或找人代做，否則按考試作弊處理；</p><p>　　3. 學(xué)生在完成課程設(shè)計時須提交不少于3000字課程設(shè)計說明書；說明書結(jié)構(gòu)為：</p><p>　?。?）封面，（2）任務(wù)書，（3

21、）摘要，（4）關(guān)鍵詞，（5）目錄，（6）正文，（7）參考文獻(xiàn)；</p><p>　　教研室主任簽名： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課程實(shí)踐為設(shè)計兩個控制器分別為最小拍無波紋和最小拍有波紋控制器。通過這次實(shí)踐可以進(jìn)一步

22、對所學(xué)的《計算機(jī)控制技術(shù)》有進(jìn)一步的了解，并對Matlab軟件的操作有一定程度的熟悉，為以后的工作或研究作基礎(chǔ)。</p><p>　　Matlab最初主要用于矩陣數(shù)值的計算，隨著它的版本功能來越來強(qiáng)大，應(yīng)用范圍內(nèi)也越來越廣闊。如今，Matlab已經(jīng)發(fā)展成為國際上非常好的生產(chǎn)潛力這與工程計算機(jī)語言之一，它使用方便、輸入快捷、運(yùn)算高效、內(nèi)容豐富，是高等院校理工科學(xué)和科研中必不可少的工具之一，掌握Matlab已經(jīng)成為相

23、關(guān)專業(yè)課大學(xué)生，研究生和教師的必備技能。</p><p>　　Matlab在我國的應(yīng)用已有十多年的歷史上，而自動控制器則是其最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，，自動控制系統(tǒng)的建模、分析、設(shè)計及應(yīng)用等都離不開Matlab 4.0開始，就一直將應(yīng)用教學(xué)和科研工作中。對于自動化專業(yè)的本科生來說，Matlab是一種必須掌握的現(xiàn)代計算工工具。</p><p>　　關(guān)鍵詞： MALAB 仿真 <

24、/p><p><b>　　Summary</b></p><p>　　The course of practice for the design of two controllers are the minimum ripple and minimum film shot there is no ripple controller. Through this practi

25、ce can be further learned the "computer-controlled technology" have a better understanding, and the operation of the software matlab have a certain degree of familiarity, for future work or study as a basis.&#

26、160;  Matlab was originally mainly used for numerical calculation of the matrix, with its version of the feature to increasingly powerful, incr</p><p>　　Keywords: MATLAB simulation</p><

27、p><b>　　目錄</b></p><p>　　封面……………………………………………………………..1</p><p>　　課程設(shè)計任務(wù)書………………………………………………..2</p><p>　　摘要……………………………………………………………..7</p><p>　　目錄……………………………………

28、……………………......9</p><p>　　課程設(shè)計的目的………………………………………………..10</p><p>　　課程設(shè)計用的儀器與器件……………………………………..10</p><p>　　課程設(shè)計的具體內(nèi)容…………………………………………..10</p><p>　　心得體會……………………………………………………….

29、.28</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………..29</p><p>　　附錄（程序）…………………………………………………..30</p><p><b>　　五．課程設(shè)計的目的</b></p><p>　?。?）學(xué)習(xí)并掌握MATLAB軟件的程序編寫與調(diào)試，以及計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用。&

30、lt;/p><p>　?。?）運(yùn)用MATLAB 軟件處理和仿真,分析所建立的控制系統(tǒng)模型的可行性。</p><p>　?。?）學(xué)會運(yùn)用Simulink對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析。</p><p>　　六．課程設(shè)計用的儀器與器件</p><p><b>　　硬件： PC計算機(jī)</b></p><p>

31、;　　軟件： MATLAB7.0</p><p>　　七．課程設(shè)計的具體內(nèi)容</p><p>　　[2號題] 控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計和仿真</p><p>　　設(shè)連續(xù)被控對象的實(shí)測傳遞函數(shù)為：</p><p>　　用零階保持器離散化，采樣周期取0.2秒，分別設(shè)計一單位加速度信號輸入時的最少拍有波紋控制器Dy(z)和一單位速度信號輸入時的最

32、少拍無波紋控制器Dw(z)。具體要求見（二）。</p><p>　　1、求被控對象傳遞函數(shù)G(s)的MATLAB描述。</p><p>　　>> z=[-2 -6];p=[0 0 -1 -5 -8];k=668;</p><p>　　>> Gs=zpk(z,p,k)</p><p>　　Zero/pole/gain:&

33、lt;/p><p>　　668 (s+2) (s+6)</p><p>　　---------------------</p><p>　　s^2 (s+1) (s+5) (s+8)</p><p>　　2、求被控對象脈沖傳遞函數(shù)G(z)。</p><p>　　>> Gz=c2d(Gs,0.2,'zoh

34、') </p><p>　　Zero/pole/gain:</p><p>　　0.68436 (z+2.904) (z-0.6703) (z-0.3011) (z+0.1908)</p><p>　　--------------------------------------------------</p><p>　　(z-1)^

35、2 (z-0.8187) (z-0.3679) (z-0.2019)</p><p>　　Sampling time: 0.2</p><p>　　3、轉(zhuǎn)換G(z)為零極點(diǎn)增益模型并按z-1形式排列。</p><p>　　>> [a,b,c]=zpkdata(Gz)</p><p>　　a = [4x1 double]</p

36、><p>　　b = [5x1 double]</p><p>　　c = 0.6844</p><p>　　>> Gz=zpk(a,b,c,0.2,'variable','z^-1')</p><p>　　Zero/pole/gain:</p><p>　　0.68436 z^

37、-1 (1+2.904z^-1) (1-0.6703z^-1) (1-0.3011z^-1) (1+0.1908z^-1)</p><p>　　-----------------------------------------------------------------------</p><p>　　(1-z^-1)^2 (1-0.8187z^-1) (1-0.3679z^-1) (

38、1-0.2019z^-1)</p><p>　　Sampling time: 0.2</p><p>　　4、確定誤差脈沖傳遞函數(shù)Ge(z)形式,滿足單位加速度信號輸入時閉環(huán)穩(wěn)態(tài)誤差為零和實(shí)際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。</p><p>　　>> syms z b0 b1 a0 a1 a2 a3</p><p>　　>> Ge

39、z=(1-z^-1)^3*(1+b0*z^-1) </p><p><b>　　Gez =</b></p><p>　　(1-1/z)^3*(1+b0/z)</p><p>　　5、確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Gc(z)形式，滿足控制器Dy(z)可實(shí)現(xiàn)、最少拍和實(shí)際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。</p><p>　　>> Gc

40、z=z^-1*(1+2.904*z^-1)*(a0+a1*z^-1+a2*z^-2)</p><p><b>　　Gcz =</b></p><p>　　1/z*(1+363/125/z)*(a0+a1/z+a2/z^2)</p><p>　　6、根據(jù)4、5、列寫方程組，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系數(shù)并最終求解Gc(z)和Ge(z) 。

41、</p><p>　　>> f1=subs(Gcz,z,1)-1</p><p><b>　　f1 =</b></p><p>　　488/125*a0+488/125*a1+488/125*a2-1</p><p>　　>> f2=subs(diff(Gcz,1),z,1)</p>

42、<p><b>　　f2 =</b></p><p>　　-851/125*a0-1339/125*a1-1827/125*a2</p><p>　　>> f3=subs(diff(Gcz,2),z,1)</p><p><b>　　f3 =</b></p><p>　　24

43、28/125*a0+5106/125*a1+1752/25*a2</p><p>　　>> [a0j a1j a2j]=solve(f1,f2,f3)</p><p><b>　　a0j =</b></p><p>　　150061125/116214272</p><p><b>　　a1j =&

44、lt;/b></p><p>　　-94337625/58107136</p><p><b>　　a2j =</b></p><p>　　68382125/116214272</p><p>　　>> A=double([a0j a1j a2j])</p><p><b&

45、gt;　　A =</b></p><p>　　1.2912 -1.6235 0.5884</p><p>　　>> Gcz=subs(Gcz,[a0 a1 a2],A)</p><p><b>　　Gcz =</b></p><p>　　1/z*(1+363/125/z)*(581525

46、1560779019/4503599627370496-7311647450616351/4503599627370496/z+5299963719925943/9007199254740992/z^2)</p><p>　　>> Gez=(1-z^-1)^3*(1+b0*z^-1)</p><p><b>　　Gez =</b></p>&

47、lt;p>　　(1-1/z)^3*(1+b0/z)</p><p>　　>> f4=subs(Gez,z,-2.904)-1</p><p><b>　　f4 =</b></p><p>　　68382125/47832147-14526784000/17363069361*b0</p><p>　　&

48、gt;> boj=solve(f4)</p><p><b>　　boj =</b></p><p>　　198581691/116214272</p><p>　　>> B=double(boj)</p><p><b>　　B =1.7088</b></p>&l

49、t;p>　　>> Gez=subs(Gez,[1 b0],[1 boj])</p><p><b>　　Gez =</b></p><p>　　(1-1/z)^3*(1+198581691/116214272/z)</p><p>　　7、求針對單位加速度信號輸入的最少拍有波紋控制器Dy(z)并說明Dy(z)的可實(shí)現(xiàn)性。<

50、;/p><p>　　>> Gz=0.68436*z^-1*(1+2.904*z^-1)*(1-0.6703*z^-1)*(1-0.3011*z^-1)*(1+0.1908*z^-1)/(1-z^-1)^2/(1-0.8187*z^-1)/(1-0.3679*z^-1)/(1-0.2019*z^-1)</p><p><b>　　Gz =</b></p&g

51、t;<p>　　17109/25000/z*(1+363/125/z)*(1-6703/10000/z)*(1-3011/10000/z)*(1+477/2500/z)/(1-1/z)^2/(1-8187/10000/z)/(1-3679/10000/z)/(1-2019/10000/z)</p><p>　　>> Dyz=Gcz/Gez/Gz</p><p>&

52、lt;b>　　Dyz =</b></p><p>　　25000/17109*(5815251560779019/4503599627370496-7311647450616351/4503599627370496/z+5299963719925943/9007199254740992/z^2)/(1-1/z)/(1+198581691/116214272/z)/(1-6703/10000/z)

53、/(1-3011/10000/z)/(1+477/2500/z)*(1-8187/10000/z)*(1-3679/10000/z)*(1-2019/10000/z)8、用程序仿真方法分析加速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。</p><p>　　>> [N,D]=numden(simplify(Gcz));</p><p>　　>> numc=sym2po

54、ly(N)</p><p><b>　　numc =</b></p><p>　　1.0e+018 *</p><p>　　1.4538 2.3940 -4.6458 1.9239</p><p>　　>> denc=sym2poly(D)</p><p><b&

55、gt;　　denc =</b></p><p>　　1.0e+018 *</p><p>　　1.1259 0 0 0 0</p><p>　　>> t=0:0.2:10</p><p><b>　　t =</b></p>

56、<p>　　Columns 1 through 14 </p><p>　　0 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000 1.2000 1.4000 1.6000 1.8000 2.0000 2.2000 2.4000 2.6000</p><p>　　Columns 1

57、5 through 28 </p><p>　　2.8000 3.0000 3.2000 3.4000 3.6000 3.8000 4.0000 4.2000 4.4000 4.6000 4.8000 5.0000 5.2000 5.4000</p><p>　　Columns 29 through 42 <

58、;/p><p>　　5.6000 5.8000 6.0000 6.2000 6.4000 6.6000 6.8000 7.0000 7.2000 7.4000 7.6000 7.8000 8.0000 8.2000</p><p>　　Columns 43 through 51 </p><p&g

59、t;　　8.4000 8.6000 8.8000 9.0000 9.2000 9.4000 9.6000 9.8000 10.0000</p><p>　　>> u=0.5*(t.^2)</p><p><b>　　u =</b></p><p>　　Columns 1 through

60、14 </p><p>　　0 0.0200 0.0800 0.1800 0.3200 0.5000 0.7200 0.9800 1.2800 1.6200 2.0000 2.4200 2.8800 3.3800</p><p>　　Columns 15 through 28 </p><p&

61、gt;　　3.9200 4.5000 5.1200 5.7800 6.4800 7.2200 8.0000 8.8200 9.6800 10.5800 11.5200 12.5000 13.5200 14.5800</p><p>　　Columns 29 through 42 </p><p>　　15.6800 1

62、6.8200 18.0000 19.2200 20.4800 21.7800 23.1200 24.5000 25.9200 27.3800 28.8800 30.4200 32.0000 33.6200</p><p>　　Columns 43 through 51 </p><p>　　35.2800 36.9800 38.720

63、0 40.5000 42.3200 44.1800 46.0800 48.0200 50.0000</p><p>　　>> dlsim(numc,denc,u)</p><p>　　9、用圖形仿真方法(Simulink)分析單位加速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。</p><p>　　>> numdy=sym

64、2poly(N)</p><p><b>　　numdy =</b></p><p>　　1.0e+037 * 0.8250 -2.1827 2.2623 -1.1331 0.2664 -0.0229</p><p>　　>> dendy=sym2poly(D)</p><p>　　d

65、endy =1.0e+036 *</p><p>　　4.3723 -0.3141 -9.8182 6.0515 -0.0038 -0.2877</p><p>　　10、確定誤差脈沖傳遞函數(shù)Ge(z)形式,滿足單位速度信號輸入時閉環(huán)穩(wěn)態(tài)誤差為零和實(shí)際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。</p><p>　　>> syms z b1 b2 b3 b

66、4 b5 a3 a4 a5 </p><p>　　>> Gezw=(1-z^-1)^2*(b1+b2*z^-1+b3*z^-2+b4*z^-3+b5*z^-4)</p><p><b>　　Gezw =</b></p><p>　　(1-1/z)^2*(b1+b2/z+b3/z^2+b4/z^3+b5/z^4)</p>

67、<p>　　11、確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Gc(z)形式，滿足控制器Dw(z)可實(shí)現(xiàn)、無波紋、最少拍和實(shí)際閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。</p><p>　　>> Gczw=z^-1*(1+2.904*z^-1)*(1-0.6703*z^-1)*(1-0.3011*z^-1)*(1+0.1908*z^-1)*(a3+a4*z^-1)</p><p><b>　　Gczw

68、 =</b></p><p>　　1/z*(1+363/125/z)*(1-6703/10000/z)*(1-3011/10000/z)*(1+477/2500/z)*(a3+a4/z)</p><p>　　12、根據(jù)10、11、列寫方程組，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系數(shù)并最終求解Gc(z)和Ge(z) </p><p><b>　　。

69、</b></p><p>　　>> f5=subs(Gczw,z,1)-1</p><p><b>　　f5 =</b></p><p>　　4184491184601/3906250000000*a3+4184491184601/3906250000000*a4-1</p><p>　　>

70、> f6=subs(diff(Gczw,1),z,1)</p><p><b>　　f6 =</b></p><p>　　3747960650717/6250000000000*a3-14736126223223/31250000000000*a4</p><p>　　>> [a3j a4j]=solve(f5,f6)<

71、/p><p><b>　　a3j =</b></p><p>　　7195374132433105468750000/17509966474003480259529201</p><p><b>　　a4j =</b></p><p>　　9150294557414550781250000/175099

72、66474003480259529201</p><p>　　>> A=double([a3j a4j])</p><p><b>　　A =</b></p><p>　　0.4109 0.5226</p><p>　　>> Gczw=subs(Gczw,[a3 a4],A)</p&g

73、t;<p><b>　　Gczw =</b></p><p>　　1/z*(1+363/125/z)*(1-6703/10000/z)*(1-3011/10000/z)*(1+477/2500/z)*(925332561593647/2251799813685248+2353474703694299/4503599627370496/z)</p><p>

74、;　　>> f7=limit(Gezw,z,inf)-1</p><p><b>　　f7 =</b></p><p><b>　　b1-1</b></p><p>　　>> f8=subs(Gezw,z,-2.904)-1</p><p><b>　　f8 =&l

75、t;/b></p><p>　　238144/131769*b1-29768000/47832147*b2+3721000000/17363069361*b3-465125000000/6302794178043*b4+58140625000000/2287914286629609*b5-1</p><p>　　>> f9=subs(Gezw,z,0.6703)-1<

76、;/p><p><b>　　f9 =</b></p><p>　　10870209/44930209*b1+108702090000/301167190927*b2+1087020900000000/2018723680783681*b3+10870209000000000000/13531504832293013743*b4+1087020900000000000000

77、00/90701676890860071119329*b5-1</p><p>　　>> f10=subs(Gezw,z,0.3011)-1</p><p><b>　　f10 =</b></p><p>　　48846121/9066121*b1+488461210000/27298090331*b2+48846121000000

78、00/82194549986641*b3+48846121000000000000/247487790009776051*b4+488461210000000000000000/745185735719435689561*b5-1</p><p>　　>> f11=subs(Gezw,z,-0.1908)-1</p><p><b>　　f11 =</b>

79、</p><p>　　8862529/227529*b1-22156322500/108531333*b2+55390806250000/51769445841*b3-138477015625000000/24694025666157*b4+346192539062500000000/11779050242756889*b5-1</p><p>　　>> [b1j,b2j,b3

80、j,b4j,b5j]=solve(f7,f8,f9,f10,f11)</p><p><b>　　b1j =1</b></p><p><b>　　b2j =</b></p><p>　　27824558815573855050308402/17509966474003480259529201</p><

81、;p><b>　　b3j =</b></p><p>　　1958599880988746129641979/2501423782000497179932743</p><p><b>　　b4j =</b></p><p>　　-19421775618281782311371837/9338648786135189

82、4717489072</p><p><b>　　b5j =</b></p><p>　　-7276583151737082934420395/124515317148469192956652096</p><p>　　>> B=double([b1j,b2j,b3j,b4j,b5j])</p><p>&l

83、t;b>　　B =</b></p><p>　　1.0000 1.5891 0.7830 -0.2080 -0.0584</p><p>　　>> Gezw=subs(Gezw,[b1 b2 b3 b4 b5],B)</p><p><b>　　Gezw =</b></p><

84、;p>　　(1-1/z)^2*(1+3578267065776849/2251799813685248/z+3526291609466701/4503599627370496/z^2-7492981345843367/36028797018963968/z^3-2105496282460953/36028797018963968/z^4)</p><p>　　13、求針對單位速度信號輸入的最少拍無波紋控制器

85、Dw(z)并說明Dw(z)的可實(shí)現(xiàn)性。 </p><p>　　>>Gz=0.68436*z^-1*(1+2.904*z^-1)*(1-0.6703*z^-1)*(1-0.3011*z^-1)*(1+0.1908*z^-1)/(1-z^-1)^2/(1-0.8187*z^-1)/(1-0.3679*z^-1)/(1-0.2019*z^-1)</p><p><b>　　

86、Gz =</b></p><p>　　17109/25000/z*(1+363/125/z)*(1-6703/10000/z)*(1-3011/10000/z)*(1+477/2500/z)/(1-1/z)^2/(1-8187/10000/z)/(1-3679/10000/z)/(1-2019/10000/z)</p><p>　　>> Dwz=Gczw/Gezw/

87、Gz</p><p><b>　　Dwz =</b></p><p>　　25000/17109*(925332561593647/2251799813685248+2353474703694299/4503599627370496/z)/(1+3578267065776849/2251799813685248/z+3526291609466701/450359962

88、7370496/z^2-7492981345843367/36028797018963968/z^3-2105496282460953/36028797018963968/z^4)*(1-8187/10000/z)*(1-3679/10000/z)*(1-2019/10000/z)</p><p>　　14、用程序仿真方法分析單位速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。 </p><p>

89、;　　>> [N,D]=numden(simplify(Gczw));</p><p>　　>> numc=sym2poly(N)</p><p>　　numc =1.0e+029 *</p><p>　　0.5783 1.9635 0.2602 -1.6051 0.1282 0.0822</p>&

90、lt;p>　　>> denc=sym2poly(D)</p><p><b>　　denc =</b></p><p>　　1.0e+029 *</p><p>　　1.4074 0 0 0 0 0 0</p><

91、;p>　　>> t=0:0.2:2</p><p><b>　　t =</b></p><p>　　0 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000</p><p><b>　　>> u=t</b></p><p>

92、<b>　　u =</b></p><p>　　0 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000</p><p>　　>> dlsim(numc,denc,u)</p><p>　　15、用圖形仿真方法(Simulink)分析單位速度信號輸入時閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。<

93、/p><p>　　>> [N,D]=numden(simplify(Dwz));</p><p>　　>> numdw=sym2poly(N)</p><p><b>　　numdw =</b></p><p><b>　　1e+027 *</b></p><

94、p>　　1.8507 -0.2162 -2.2670 1.1602 -0.1431</p><p>　　>.0> dendw=sym2poly(D)</p><p><b>　　dendw =</b></p><p>　　1.0e+027 *</p><p>　　3.0821 4

95、.8976 2.4133 -0.6410 -0.1801</p><p>　　16、根據(jù)8、9、14、15、的分析，說明有波紋和無波紋的差別和物理意義。</p><p>　　有波紋和無波紋的差別在于有波紋控制器經(jīng)過一定的采樣周期之后，其輸入跟蹤輸出，但 其數(shù)字控制器的曲線會出現(xiàn)小的波動，該波動為波紋，而無波紋數(shù)字控制器 D(z)的輸出曲 線經(jīng)過一定采樣周期之后會為一常數(shù)，不會

96、產(chǎn)生波紋。 最少拍控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計完成后容易在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。但它對系統(tǒng)的適應(yīng)性 差，只能保證在采樣點(diǎn)上的輸出可以跟蹤輸入，有可能在采樣點(diǎn)之間呈現(xiàn)波紋，會引起系統(tǒng)的振蕩。產(chǎn)生波紋的原因是 U(z)不能在優(yōu)先個采樣周期內(nèi)變?yōu)?0，即 u(KT)不等于零， 使系統(tǒng)的輸出 y（t）產(chǎn)生波動。實(shí)現(xiàn)最少拍無波紋的控制，必須要系統(tǒng)在典型信號的作用 下，經(jīng)有限個采樣周期后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差保持恒值或?yàn)?0，系統(tǒng)的數(shù)字控制器 D（z）的 輸出

97、u(KT)也必須保持為0。 </p><p>　　16、根據(jù)8、9、14、15、的分析，說明有波紋和無波紋的差別和物理意義。</p><p>　　有波紋和無波紋的差別在于有波紋控制器經(jīng)過一定的采樣周期之后，其輸入跟蹤輸出，但其數(shù)字控制器的曲線會出現(xiàn)小的波動，該波動為波紋，而無波紋數(shù)字控制器 D(z)的輸出曲線經(jīng)過一定采樣周期之后會為一常數(shù)，不會產(chǎn)生波紋。最少拍控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計完

98、成后容易在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。但它對系統(tǒng)的適應(yīng)性差，只能保證在采樣點(diǎn)上的輸出可以跟蹤輸入，有可能在采樣點(diǎn)之間呈現(xiàn)波紋，會引起系統(tǒng)的振蕩。產(chǎn)生波紋的原因是U(z)不能在優(yōu)先個采樣周期內(nèi)變?yōu)?，即u(KT)不等于零，使系統(tǒng)的輸出 y（t）產(chǎn)生波動。實(shí)現(xiàn)最少拍無波紋的控制，必須要系統(tǒng)在典型信號的作用下，經(jīng)有限個采樣周期后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差保持恒值或?yàn)?，系統(tǒng)的數(shù)字控制器 D（z）的輸出 u(KT)也必須保持為0。</p><p&

99、gt;<b>　　心得體會</b></p><p>　　短短兩個周末的實(shí)習(xí)就這樣結(jié)束了。從這次實(shí)習(xí)中，我認(rèn)識到了親身實(shí)踐是我們大學(xué)生活很有用也很充實(shí)的一步，通過實(shí)習(xí)能學(xué)到在課堂上學(xué)不到的很多東西。在課堂上我們僅僅知道該怎么去做，但沒有親自實(shí)踐，只能是靠想象，所以有很多東西都難以理解。我發(fā)現(xiàn)很多知識都是以前在課本上學(xué)過的，當(dāng)時印象并不怎么深刻，但是，一經(jīng)實(shí)習(xí)，似乎都能很容易理解其原理，并能對其

100、有更深的記憶。</p><p>　　總體來說，這次實(shí)習(xí)我受益匪淺。在摸索該如何運(yùn)用MATLAB仿真課程實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中，培養(yǎng)了我的邏輯思維能力，增加了實(shí)際編程的能力。在讓我體會到了分析與設(shè)計系統(tǒng)的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂?？傊@次實(shí)驗(yàn)我收獲頗多。實(shí)踐是獲得知識的一種最好的手段！</p><p>　　在這里，我非常地感謝老師的指導(dǎo)，沒有您的指導(dǎo)，我們的實(shí)習(xí)也不會進(jìn)行的如

101、此順利；也得感謝我的同學(xué)們，感謝他們給予我的幫助，才使得我們的實(shí)習(xí)很好的完成；同時也得感謝學(xué)校、學(xué)院給我們提供這么好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。</p><p>　　我忠心的感謝范杰老師，請允許我由衷的送上一句，老師，您辛苦了！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　《MATLAB 7.0從入門到精通》（修訂版）劉保柱 人民郵電

102、</p><p>　　《MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用》 于潤偉 機(jī)械工業(yè)</p><p>　　《MATLAB在自動控制中的應(yīng)用》 吳曉燕 西安電子科技大</p><p><b>　　附錄：（程序）</b></p><p>　　>> z=[-2 -6];p=[0 0 -1 -5 -8]

103、;k=668;</p><p>　　>> Gs=zpk(z,p,k)</p><p>　　>> Gz=c2d(Gs,0.2,'zoh') </p><p>　　>> [a,b,c]=zpkdata(Gz)</p><p>　　>> Gz=zpk(a,b,c,0.2,'va

104、riable','z^-1')</p><p>　　>> syms z b0 b1 a0 a1 a2 a3</p><p>　　>> Gez=(1-z^-1)^3*(1+b0*z^-1) </p><p>　　>> Gcz=z^-1*(1+2.904*z^-1)*(a0+a1*z^-1+a2*z^-2)&l

105、t;/p><p>　　>> f1=subs(Gcz,z,1)-1</p><p>　　>> f2=subs(diff(Gcz,1),z,1)</p><p>　　>> f3=subs(diff(Gcz,2),z,1)</p><p>　　>> [a0j a1j a2j]=solve(f1,f2,f3

106、)</p><p>　　>> A=double([a0j a1j a2j])</p><p>　　>> Gcz=subs(Gcz,[a0 a1 a2],A)</p><p>　　>> Gez=(1-z^-1)^3*(1+b0*z^-1)</p><p>　　>> f4=subs(Gez,z,-2

107、.904)-1 </p><p>　　>> boj=solve(f4)</p><p>　　>> B=double(boj)</p><p>　　>> Gez=subs(Gez,[1 b0],[1 boj])</p><p>　　>> Gz=0.68436*z^-1*(1+2.904*z^-1)

108、*(1-0.6703*z^-1)*(1-0.3011*z^-1)*(1+0.1908*z^-1)/(1-z^-1)^2/(1-0.8187*z^-1)/(1-0.3679*z^-1)/(1-0.2019*z^-1)</p><p>　　>> Dyz=Gcz/Gez/Gz</p><p>　　>> [N,D]=numden(simplify(Gcz));</p&

109、gt;<p>　　>> numc=sym2poly(N)</p><p>　　>> denc=sym2poly(D)</p><p>　　>> t=0:0.2:10</p><p>　　>> u=0.5*(t.^2)</p><p>　　>> dlsim(numc,de

110、nc,u)</p><p>　　>> numdy=sym2poly(N)</p><p>　　>> dendy=sym2poly(D)</p><p>　　>> syms z b1 b2 b3 b4 b5 a3 a4 a5 </p><p>　　>> Gezw=(1-z^-1)^2*(b1+b2

111、*z^-1+b3*z^-2+b4*z^-3+b5*z^-4)</p><p>　　>> Gczw=z^-1*(1+2.904*z^-1)*(1-0.6703*z^-1)*(1-0.3011*z^-1)*(1+0.1908*z^-1)*(a3+a4*z^-1)</p><p>　　>> f5=subs(Gczw,z,1)-1</p><p>　

112、　>> f6=subs(diff(Gczw,1),z,1)</p><p>　　>> [a3j a4j]=solve(f5,f6)</p><p>　　>> A=double([a3j a4j])</p><p>　　>> f7=limit(Gezw,z,inf)-1</p><p>　　>

113、;> f8=subs(Gezw,z,-2.904)-1</p><p>　　>> f9=subs(Gezw,z,0.6703)-1</p><p>　　>> f10=subs(Gezw,z,0.3011)-1</p><p>　　>> f11=subs(Gezw,z,-0.1908)-1</p><p&g

114、t;　　>> [b1j,b2j,b3j,b4j,b5j]=solve(f7,f8,f9,f10,f11)</p><p>　　>> B=double([b1j,b2j,b3j,b4j,b5j])</p><p>　　>> Gezw=subs(Gezw,[b1 b2 b3 b4 b5],B)</p><p>　　>> G

115、z=0.68436*z^-1*(1+2.904*z^-1)*(1-0.6703*z^-1)*(1-0.3011*z^-1)*(1+0.1908*z^-1)/(1-z^-1)^2/(1-0.8187*z^-1)/(1-0.3679*z^-1)/(1-0.2019*z^-1)</p><p>　　>> Dwz=Gczw/Gezw/Gz</p><p>　　>> [N,D

116、]=numden(simplify(Gczw));</p><p>　　>> numc=sym2poly(N)</p><p>　　>> denc=sym2poly(D)</p><p>　　>> t=0:0.2:2</p><p><b>　　>> u=t</b><