課程設(shè)計--最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  課程設(shè)計(論文)任務(wù)書</p><p>  《計算機控制技術(shù)》課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>  一、課題名稱</b></p><p><b>  最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>  二、課程設(shè)計目的</b></p>

2、<p>  課程設(shè)計是課程教學(xué)中的一項重要內(nèi)容,是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié),是綜合性較強的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),它對幫助學(xué)生全面牢固地掌握課堂教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的實踐和實際動手能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。</p><p>  《計算機控制技術(shù)》是一門理論性、實用性和實踐性都很強的課程,課程設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)占有更加重要的地位。計算機控制技術(shù)的課程設(shè)計是一個綜合運用知識的過程,它需要控制理論、程序設(shè)計、硬件

3、電路設(shè)計等方面的知識融合。通過課程設(shè)計,加深對學(xué)生控制算法設(shè)計的認(rèn)識,學(xué)會控制算法的實際應(yīng)用,使學(xué)生從整體上了解計算機控制系統(tǒng)的實際組成,掌握計算機控制系統(tǒng)的整體設(shè)計方法和設(shè)計步驟,編程調(diào)試,為從事計算機控制系統(tǒng)的理論設(shè)計和系統(tǒng)的調(diào)試工作打下基礎(chǔ)。</p><p><b>  三、課程設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>  設(shè)計以89C51單片機和ADC、DAC等電路、

4、由運放電路實現(xiàn)的被控對象構(gòu)成的計算機單閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。</p><p>  1. 硬件電路設(shè)計:89C51最小系統(tǒng)加上模入電路(用ADC0809等)和模出電路(用TLC7528和運放等);由運放實現(xiàn)的被控對象。</p><p>  2. 控制算法:最少拍控制。</p><p>  3. 軟件設(shè)計:主程序、中斷程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、濾波程序、最少拍控制程序、D/A輸

5、出程序等。</p><p><b>  四、課程設(shè)計要求</b></p><p>  1. 模入電路能接受雙極性電壓輸入(-5V~+5V),模出電路能輸出雙極性電壓(-5V~+5V)。</p><p>  2. 模入電路用兩個通道分別采集被控對象的輸出和給定信號。</p><p>  3. 每個同學(xué)選擇不同的被控對象:&

6、lt;/p><p>  4. 設(shè)計無紋波最少拍控制器。被控對象有積分環(huán)節(jié)的按斜坡輸入信號設(shè)計控制器,否則按階躍輸入信號設(shè)計控制器。</p><p>  5. 定時中斷間隔可在10-50ms中選取,采樣周期取采樣中斷間隔的整數(shù)倍,可取1000-2000ms,由實驗結(jié)果確定。</p><p>  6. 濾波方法可選擇平均值法,中值法等。</p><p&g

7、t;  有關(guān)的設(shè)計資料可參考《計算機控制實驗指導(dǎo)書》的相關(guān)內(nèi)容。</p><p>  五、課程設(shè)計實驗結(jié)果</p><p>  1. 控制系統(tǒng)能正確運行。</p><p>  2. 正確整定PID參數(shù)后,系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)<15%</p><p><b>  六、進(jìn)度安排</b></p><p

8、>  七、課程設(shè)計報告內(nèi)容:</p><p>  總結(jié)設(shè)計過程,寫出設(shè)計報告,設(shè)計報告具體內(nèi)容要求如下:</p><p>  1.課程設(shè)計的目和設(shè)計的任務(wù)。</p><p>  2.課程設(shè)計的要求。</p><p>  3.控制系統(tǒng)總框圖及系統(tǒng)工作原理。</p><p>  4.控制系統(tǒng)的硬件電路連接圖(含被控對

9、象),電路的原理。 </p><p>  5.軟件設(shè)計流程圖及其說明。</p><p>  6.電路設(shè)計,軟件編程、調(diào)試中遇到的問題及分析解決方法。</p><p>  7.實驗結(jié)果及其分析。</p><p><b>  8.體會。</b></p><p>  發(fā)出任務(wù)書日期: 年 月

10、 日 指導(dǎo)教師簽名:</p><p>  計劃完成日期: 年 月 日 教學(xué)單位責(zé)任人簽章:</p><p><b>  第 二 部 分</b></p><p><b>  課</b></p><p><b>  程</b></p&

11、gt;<p><b>  設(shè)</b></p><p><b>  計</b></p><p><b>  報</b></p><p><b>  告</b></p><p><b>  目 錄</b></p&

12、gt;<p><b>  1 課題簡介1</b></p><p>  1.1 課程設(shè)計目的1</p><p>  1.2 課程設(shè)計內(nèi)容1</p><p>  1.3 課程設(shè)計要求1</p><p>  2 最少拍控制方案設(shè)計2</p><p>  2.1 最少拍控制器的介紹

13、2</p><p>  2.2 控制系統(tǒng)框圖及閉環(huán)工作原理2</p><p>  3最少拍控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3</p><p>  3.1 總體硬件電路圖3</p><p>  3.2 輸入雙極性的實現(xiàn)原理4</p><p>  3.3 輸出雙極性的實現(xiàn)原理4</p><p>  

14、3.4 給定的被控對象的實現(xiàn)4</p><p>  4 最少拍無紋波系統(tǒng)控制算法設(shè)計6</p><p>  4.1 最少拍無紋波控制的基本原理6</p><p>  4.2 最小拍無紋波控制的算法實現(xiàn)7</p><p>  5最小拍無紋波控制軟件編程設(shè)計8</p><p>  5.1 主程序及中斷程序的思考圖

15、及具體流程圖8</p><p>  5.2 重要程序的作用與實現(xiàn)9</p><p>  6 實驗與結(jié)果分析11</p><p>  6.1仿真結(jié)果11</p><p>  6.2 上機調(diào)試結(jié)果11</p><p>  7 小結(jié)與體會12</p><p>  參 考 文 獻(xiàn)12<

16、;/p><p><b>  1 課題簡介</b></p><p>  1.1 課程設(shè)計目的</p><p>  課程設(shè)計是課程教學(xué)中的一項重要內(nèi)容,是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié),是綜合性較強的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),它對幫助學(xué)生全面牢固地掌握課堂教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的實踐和實際動手能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。</p><p> 

17、 《計算機控制技術(shù)》是一門理論性、實用性和實踐性都很強的課程,課程設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)占有更加重要的地位。計算機控制技術(shù)的課程設(shè)計是一個綜合運用知識的過程,它需要控制理論、程序設(shè)計、硬件電路設(shè)計等方面的知識融合。通過課程設(shè)計,加深對學(xué)生控制算法設(shè)計的認(rèn)識,學(xué)會控制算法的實際應(yīng)用,使學(xué)生從整體上了解計算機控制系統(tǒng)的實際組成,掌握計算機控制系統(tǒng)的整體設(shè)計方法和設(shè)計步驟,編程調(diào)試,為從事計算機控制系統(tǒng)的理論設(shè)計和系統(tǒng)的調(diào)試工作打下基礎(chǔ)。</p&g

18、t;<p>  1.2 課程設(shè)計內(nèi)容</p><p>  設(shè)計以89C51單片機和ADC、DAC等電路、由運放電路實現(xiàn)的被控對象構(gòu)成的計算機單閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。</p><p>  1. 硬件電路設(shè)計:89C51最小系統(tǒng)加上模入電路(用ADC0809等)和模出電路(用TLC7528和運放等);由運放實現(xiàn)的被控對象。</p><p>  2. 控制算法:

19、最少拍控制。</p><p>  3. 軟件設(shè)計:主程序、中斷程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、濾波程序、最少拍控制程序、D/A輸出程序等。</p><p>  1.3 課程設(shè)計要求</p><p>  1. 模入電路能接受雙極性電壓輸入(-5V~+5V),模出電路能輸出雙極性電壓(-5V~+5V)。</p><p>  2. 模入電路用兩個通道分別采集

20、被控對象的輸出和給定信號。</p><p>  3. 每個同學(xué)選擇不同的被控對象:</p><p>  G(s)=5/[(0.8s+1)(0.3s+1)]</p><p>  設(shè)計無紋波最少拍控制器。被控對象有積分環(huán)節(jié)的按斜坡輸入信號設(shè)計控制器,否則按階躍輸入信號</p><p><b>  設(shè)計控制器。</b><

21、/p><p>  5. 定時中斷間隔選取10ms,采樣周期取采樣中斷間隔的整數(shù)倍,取1000ms。</p><p>  6. 濾波方法可選擇平均值法,中值法和滑動濾波法。</p><p>  2 最少拍控制方案設(shè)計</p><p>  2.1 最少拍控制器的介紹</p><p>  最少拍控制器是基于準(zhǔn)確的被控對象而建立的

22、一種控制算法。</p><p>  隨動系統(tǒng)式一種速度跟蹤系統(tǒng),它的主要性能指標(biāo)是快速性,要求系統(tǒng)的輸出值盡快地跟蹤給定值地變化。應(yīng)用數(shù)字控制器設(shè)計的隨動系統(tǒng)的快速性一般以系統(tǒng)需要多少個采樣周期數(shù)來表征。通常稱一個采樣周期為一拍,無疑在越少的拍數(shù)內(nèi),系統(tǒng)的輸出能跟上給定值,則系統(tǒng)的快速性越好。最少拍控制就是為滿足這一要求的一種離散化設(shè)計方法。所謂最少拍控制,就是要求閉環(huán)系統(tǒng)對于某個典型的輸入,設(shè)計D(z)使閉環(huán)系

23、統(tǒng)響應(yīng)在最少的采樣周期內(nèi)(最少拍)達(dá)到采樣點上無靜差的穩(wěn)態(tài),且閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)具有以下形式:</p><p>  Φ(z)= Φ1z-1+Φ2z-2+…+ΦNz-N</p><p>  其中N為可能情況下的最小正數(shù)。</p><p>  這一形式表明閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)在N個采樣周期后變?yōu)榱?,即系統(tǒng)在N拍之內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定</p><p>  最少拍

24、閉環(huán)控制系統(tǒng)包括給定值,輸出值,D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),數(shù)字控制器,被控對象,零階保持器等環(huán)節(jié)。</p><p>  2.2 控制系統(tǒng)框圖及閉環(huán)工作原理</p><p>  最少拍雙通道采樣的閉環(huán)系統(tǒng)框圖如上所示,在該系統(tǒng)中,對給定值r(t)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換采樣,得到離散化的r(z),并且對輸出值c(t)也進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換,得到c(z),然后計算有e(k)=c(k)-r(z)。D(z)為計算機控制系統(tǒng)

25、的脈沖傳遞函數(shù),U(z)為輸出的控制量,然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后得到模擬控制量U(t),對包含零階保持器的被控量進(jìn)行控值進(jìn)而達(dá)到要求的最小拍控制的目的。</p><p>  3最少拍控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p>  3.1 總體硬件電路圖</p><p>  3.2 輸入雙極性的實現(xiàn)原理</p><p>  由圖可知,輸入通道IN7和IN

26、6加了阻值為10K的電阻。IN1~IN5的模擬量的允許輸入范圍:0~4.98V。而加了上拉電阻的IN7和IN6端口,當(dāng)輸入IN7的電壓為0V時,進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換的電壓為2.5V;當(dāng)輸入IN7的電壓為-5V時,進(jìn)入轉(zhuǎn)換的電壓為0V。就是說,輸入到外端口的電壓Uout和進(jìn)入轉(zhuǎn)換的電壓Uin的關(guān)系是Uin=(Uout+Vcc)/2,因此能夠在IN7端口加上-5V~+4.96V的電壓也可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的功能。</p><p>

27、  3.3 輸出雙極性的實現(xiàn)原理</p><p>  上圖為雙極性的輸出電路,該電路通過放大器和電阻的一系列計算關(guān)系實現(xiàn)輸出的雙極性。具體來說, R2左端的電壓為轉(zhuǎn)換輸出的單極性電壓Vdan,該電壓的大小為,這就是原本單極性輸出的正常電壓。但是加上如上的電路之后,我們設(shè)輸出電壓為Vout,因為右邊的放大器3號端口接地,所以2號端口也虛地,即電壓為0V。又因為放大器2號端子向右可以認(rèn)為是斷路,無電流。綜上,有:所以

28、</p><p>  只要調(diào)試W102是W102加上R4為2K,那么輸出的電壓,由此可知,實現(xiàn)了D/A轉(zhuǎn)換的雙極性輸出。</p><p>  3.4 給定的被控對象的實現(xiàn)</p><p>  課程設(shè)計任務(wù)書中有8個被控對象,我們?nèi)∑渲幸粋€分析被控對象是如何實現(xiàn)的。</p><p><b>  被控對象為</b></

29、p><p>  G(s)=5/[(0.8s+1)(0.3s+1)]</p><p>  的實現(xiàn)的硬件電路圖為</p><p>  在該圖中,左邊的積分環(huán)節(jié)通過選取200K的輸入電阻和4UF的并聯(lián)電容來實現(xiàn),右邊的放大器上并聯(lián)了R=100K和C=3uF實現(xiàn)時間常數(shù)T2=0.3s,然后通過R7/R8=5實現(xiàn)放大系數(shù)Kp=5的要求。</p><p> 

30、 4 最少拍無紋波系統(tǒng)控制算法設(shè)計</p><p>  4.1 最少拍無紋波控制的基本原理</p><p>  按最少拍有紋波系統(tǒng)設(shè)計的控制器,其系統(tǒng)的輸出值跟蹤輸入值后,在非采樣點有紋波存在;原因就在于當(dāng)偏差為0時,數(shù)字控制器的輸出序列u(k) 不為恒值(常數(shù)或零),而是振蕩收斂的;非采樣時刻的紋波現(xiàn)象不僅造成非采樣時刻的偏差,而且浪費執(zhí)行機構(gòu)的功率,增加設(shè)備磨損,因此必須消除。<

31、/p><p>  4.1.1 設(shè)計最少拍無紋波控制器的必要條件</p><p>  無紋波系統(tǒng)要求系統(tǒng)的輸出信號在采樣點之間不產(chǎn)生紋波,必須滿足:</p><p>  ①對階躍輸入,當(dāng)t ≥ NT時,有y(t)=常數(shù);</p><p>  ②對速度輸入,當(dāng)t ≥ NT時,有y’(t)=常數(shù);即G (s)中至少要有一個積分環(huán)節(jié),</p>

32、<p> ?、蹖铀俣容斎?,當(dāng)t ≥ NT時,有y’’(t)=常數(shù);G (s)中至少要有兩個積分環(huán)節(jié),</p><p>  這樣,被控對象G (s)必須有能力給出與系統(tǒng)r(t)相同且平滑的輸出。因此,設(shè)計最少拍無紋波控制器時,針對輸入對象必須有足夠的積分環(huán)節(jié)。</p><p>  4.1.2 最少拍無紋波系統(tǒng)確定Ф(z)的約束條件</p><p>  

33、要使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出無紋波,就要求穩(wěn)態(tài)時的控制信號u(k)為常值(包括0)??刂菩盘杣(k)的Z變換:</p><p>  如果系統(tǒng)經(jīng)過l個采樣周期到達(dá)穩(wěn)態(tài),無紋波要求:</p><p><b>  設(shè)廣義對象</b></p><p><b>  由</b></p><p>  要使u(k)為常數(shù),

34、u(k)必須是z-1的有限多項式。故閉環(huán)傳遞函數(shù)必須包含G(z)的全部零點及滯后環(huán)節(jié)。</p><p><b>  令</b></p><p>  w為G(z)所有零點數(shù)(包括單位圓內(nèi)、單位圓上以及單位圓外的零點),b1,b2, …,bw為其所有零點。</p><p>  由此可見,有紋波和無紋波設(shè)計唯一區(qū)別在于:</p><

35、;p>  有紋波設(shè)計時,Ф(z)包含G(z)單位圓上和單位圓外的零點;</p><p>  無波紋設(shè)計時,Ф(z)包含G(z)單位圓內(nèi)、單位圓上、單位圓外的所有零點。</p><p>  4.1.3 最少拍無紋波控制器確定Ф(z)的步驟</p><p>  確定Ф(z)必須滿足下列條件:</p><p> ?、俦豢貙ο笾泻凶銐虻姆e分環(huán)

36、節(jié),以滿足無紋波系統(tǒng)設(shè)計的必要條件;</p><p><b> ?、诎催x擇Ф(z)</b></p><p><b>  ③按</b></p><p><b>  和選擇Фe(z);</b></p><p> ?、蹻1(z)、 F2(z)階數(shù)的確定</p><

37、p>  若G(z)有j個極點在單位圓上,即z=1,當(dāng)j≤ q,有</p><p>  m=w+dn=v-j+q</p><p>  若G(z)有j個極點在單位圓上,即z=1,當(dāng)j> q,有</p><p>  m=w+dn=v</p><p>  4.2 最小拍無紋波控制的算法實現(xiàn)</p><p>

38、  對于具體的被控對象,如G(s)=5/[(0.8s+1)(0.3s+1)],要實現(xiàn)對它的計算機控制算法的設(shè)計需要經(jīng)過一系列的計算。首先廣義對象的脈沖傳遞函數(shù),對于該式,輸入速度信號,能滿足無紋波控制的要求,且D=0,q=2,v=1,w=1,且j<q,故有m=w+d=1,n=v-j+q=2.對單位速度輸入信號,,因為,故可以解得.由此可知,</p><p><b>  ,于是求得</b>

39、;</p><p>  利用MATLAB 仿真軟件,得到結(jié)果:</p><p>  D(s)=(2.815z+0.6252)/(z^2-0.32222z+0.01),進(jìn)一步可知</p><p>  u(k)=0.593u(k-1)+0.4070u(k-2)+0.6294e(k)-0.4087e(k-1)+0.0293e(k-2),這就是計算機控制所要的控制式。<

40、;/p><p>  采樣周期選擇1s,定時中斷選擇為10ms,就是說100個定時中斷后進(jìn)行采樣。</p><p>  5最小拍無紋波控制軟件編程設(shè)計</p><p>  5.1 主程序及中斷程序的思考圖及具體流程圖</p><p>  5.2 重要程序的作用與實現(xiàn)</p><p>  5.2.1任務(wù)的分配</p>

41、;<p>  主程序主要實現(xiàn)系統(tǒng)初始化和變量初始化的操作,具體來說,如流程圖所示,包括設(shè)定定時器的工作狀態(tài)、定時器裝初值、設(shè)定外中斷類型、開外中斷和定時中斷、啟動定時器、D/A清零、變量清零等內(nèi)容,完成上述操作后就等待進(jìn)入定時中斷。</p><p>  定時中斷程序?qū)崿F(xiàn)的功能有兩個:一是重新裝入定時初值,二是啟動D/A轉(zhuǎn)換進(jìn)而能進(jìn)入轉(zhuǎn)換外中斷。</p><p>  外中斷服務(wù)

42、程序?qū)崿F(xiàn)了采樣和計算輸出控制量的功能。首先檢查是否到了同步信號,如果到了,就把輸出清零、變量初始化并給采樣周期值,沒到就檢查是否到了采樣周期。如果到了采樣周期,就進(jìn)行下一步的采樣和計算。具體就是,依次采樣7號通道和6號通道,然后計算出偏差。根據(jù)之前算得的公式計算出控制輸出u(k),然后檢查控制量是否溢出,溢出了就取相應(yīng)的最值。這之后輸出控制量。最后進(jìn)行控制量和偏差的遞推和采樣周期恢復(fù),就返回了。</p><p>

43、  5.2.2重要程序的源碼介紹</p><p><b>  A/D轉(zhuǎn)換程序</b></p><p><b>  If(TC==0)</b></p><p><b>  {</b></p><p>  cont=ADC_7-128;</p><p>&l

44、t;b>  DEFI=0;</b></p><p><b>  str =0;</b></p><p><b>  str =1;</b></p><p><b>  EX1 =0;</b></p><p><b>  k =200;<

45、/b></p><p>  While(k>0) k--;</p><p><b>  EX1 =1;</b></p><p>  set =ADC_7-128;</p><p><b>  DEFI=1;</b></p><p>  EK=cont-set;&

46、lt;/p><p><b>  ........</b></p><p><b>  }</b></p><p>  從以上程序中我們可以知道,當(dāng)采樣周期到時,首先采樣7號端口的數(shù)值然后選中6號端口,啟動轉(zhuǎn)換,等待200uS后,采樣6號端口的數(shù)值,需要注意的一點是在6號端口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后也會產(chǎn)生中斷信號影響計算機的控制,因此

47、在等待轉(zhuǎn)換之前要先關(guān)掉外部中斷,等轉(zhuǎn)換完成后再打開。于是兩通道都完成采樣了。</p><p><b>  最少拍控制程序</b></p><p>  開始我們已經(jīng)計算出最小拍的控制輸出和偏差以及之前的控制輸出之間的關(guān)系是:</p><p>  u(k)=0.593u(k-1)+0.4070u(k-2)+0.6294e(k)-0.4087e(k-

48、1)+0.0293e(k-2)。于是首先定義一些變量YY0、YY1、YY2、YY3、HH1、HH2、HH3,在主函數(shù)中賦給他們計算出的相應(yīng)的數(shù)值,然后在中斷服務(wù)程序里進(jìn)行計算,對應(yīng)的程序就是:</p><p>  float KK0 = -0.1896; //系數(shù)YY0</p><p>  float KK1 = -0.04109;

49、 //系數(shù)YY1</p><p>  float KK2 = 0.02798; //系數(shù)YY2</p><p>  float KK3 = 0; //系數(shù)YY3</p><p>  float PP1 = 1.9572; //系數(shù)HH1</p><p

50、>  float PP2 = -0.9145; //系數(shù)HH2</p><p>  float PP3 = -0.04276; //系數(shù)HH3</p><p>  float G = 1; //增益調(diào)整</p><p>  ................

51、...........</p><p>  i = YY0*EK + YY1*EK_1 + YY2*EK_2+YY3*EK_3 ;</p><p>  j = HH1*UK_1 + HH2*UK_2 + HH3*UK_3;</p><p>  UK = G*i + j;</p><p><b>  濾波程序的介紹</b>

52、</p><p>  為了實現(xiàn)滑動濾波的功能,要定義四個變量來保存采樣值M,M_1,N,N_1。</p><p><b>  程序如下:</b></p><p>  cont=(ADC_7-128+M+M_1)/3;</p><p><b>  M_1=M;</b></p><p

53、>  M=ADC_7-128;</p><p><b>  ........</b></p><p>  set =(ADC_7-128+N+N_1)/3;</p><p><b>  N_1=N;</b></p><p>  N=ADC_7-128;</p><p>

54、;  通過滑動的方法,每次計算偏差EK時取本次和前兩次的采樣值取平均的方法,實現(xiàn)了濾波的功能,并且通過變量M,M_1,N,N_1的遞推實現(xiàn)滑動的效果。</p><p><b>  6 實驗與結(jié)果分析</b></p><p><b>  6.1 仿真結(jié)果</b></p><p>  為了驗證計算數(shù)據(jù)是否正確,首先,我們利用已

55、有的最小拍控制的Simulink可仿真模型</p><p>  6.1.1單位階躍信號的Simulink仿真模型</p><p><b>  系統(tǒng)輸出如圖所示</b></p><p><b>  數(shù)字控制器輸出:</b></p><p>  6.1.2單位速度信號的Simulink仿真模型</

56、p><p>  單位速度信號如圖所示</p><p><b>  系統(tǒng)輸出如圖所示</b></p><p><b>  數(shù)字控制器輸出</b></p><p>  6.2仿真模型上機結(jié)果分析</p><p>  當(dāng)輸入信號為單位階躍信號時,按照最小拍控制策略設(shè)計的數(shù)字控制器,實現(xiàn)

57、輸入經(jīng)過一拍后,在采樣時刻系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為零,輸出跟蹤輸入但在采樣點間,系統(tǒng)輸出有紋波存在。</p><p>  當(dāng)輸入信號為單位速度信號時,按照最小拍控制策略設(shè)計的數(shù)字控制器,實現(xiàn)輸入經(jīng)過兩拍后,在采樣時刻系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為零,輸出跟蹤輸入,但在采樣點間,系統(tǒng)輸出有紋波存在。</p><p>  綜上所述,被控對象穩(wěn)定且不包含純滯后環(huán)節(jié),按最少拍原則設(shè)計數(shù)字控制器,雖然設(shè)計方法直觀簡單,又便于

58、在計算機上實現(xiàn),但也存在著缺點。</p><p> ?、傧到y(tǒng)輸出在采樣點間存在紋波,最少拍設(shè)計是保證在采樣點上穩(wěn)態(tài)誤差為零,而在采樣點之間系統(tǒng)輸出可能存在波動,其原因在于數(shù)字控制器的輸出經(jīng)過兩拍后不為零或為常值,而是出于振蕩收斂。</p><p> ?、谙到y(tǒng)適應(yīng)性差,最少拍原則是根據(jù)某種典型輸入信號設(shè)計的,對其它輸入信號不一定是最少拍,甚至可能產(chǎn)生很大的超調(diào)和靜差。</p>

59、<p> ?、劭刂品档募s束最少拍設(shè)計實質(zhì)上是時間最優(yōu)調(diào)節(jié)系統(tǒng),在此過程中,對數(shù)字控制器的輸出沒有做任何約束,但實際上控制機構(gòu)所能提供的能量是有限,所以采用最少拍原則設(shè)計的計算機控制系統(tǒng),由于被控對象存在飽和特性,系統(tǒng)響應(yīng)輸出不一定滿足最少拍目的。從圖上的效果來看是能夠滿足控制的要求的,所計算的數(shù)據(jù)是正確的。</p><p><b>  7 小結(jié)與體會</b></p>

60、<p>  在本次設(shè)計的過程中,我發(fā)現(xiàn)很多的問題,給我的感覺就是很難,很不順手,看似很簡單的電路,連接起來也很困難,因為我們要查找模塊,選擇電阻和電容。</p><p>  還要將電腦中的程序載入模塊,調(diào)試運行。在調(diào)試的過程中,遇到的問題更多,調(diào)試的過程是一個讓人思考的過程,也是熟悉穩(wěn)態(tài)方法和實踐動手的好機會,順著模塊的順序依次排查接線,出現(xiàn)問題,想出各種可能的情況,測試解決。</p>

61、<p>  通過這次的課程設(shè)計,鍛煉了我的動手實踐能力,讓我有機會將課本所學(xué)的知識與實際相結(jié)合。切身體會到動手能力的重要。同時電路的設(shè)計修改也是我將知識整理融匯的過程,在某些課設(shè)涉及的地方我的理解更加深入了。今后隨著學(xué)習(xí)的深入,還會有更加深入的理論方法,相信到時候我可以學(xué)會更多知識,將所學(xué)的知識學(xué)以致用。</p><p>  經(jīng)過此次的課程設(shè)計,我對所學(xué)過的知識在應(yīng)用方面有了初步認(rèn)識,并且學(xué)到很多擴展方

62、面的知識,且再對課題的仿真過程當(dāng)中,能夠熟練的使用Simulink軟件。通過查資料了解了課本上沒學(xué)到的知識,也知道了AT89C52與我們所學(xué)的80C51引腳,內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及用途上的差別。還選擇了ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換器, DAC0832作為本系統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換器。通過模擬量經(jīng)過輸入通道進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,傳輸?shù)絾纹瑱C內(nèi),通過編程,對所錄入的模擬信號進(jìn)行編程,實現(xiàn)外擴電路的顯示,以及D/A轉(zhuǎn)換后傳輸給執(zhí)行器進(jìn)行控制。經(jīng)過此次的課程

63、設(shè)計,我對所學(xué)過的知識在應(yīng)用方面有了初步認(rèn)識,并且學(xué)到很多擴展方面的知識,且再對課題的仿真過程當(dāng)中,能夠熟練的使用Simulink軟件。通過查資料了解了課本上沒學(xué)到的知識,也知道了AT89C52與我們所學(xué)的80C51引腳,內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及用途上的差別。還選擇了ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換器, DAC0832作為本系統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換器。通過模擬量經(jīng)過輸入通道進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,傳輸?shù)絾纹瑱C內(nèi),通過編程,對所錄入的模擬信號進(jìn)行編程,實現(xiàn)外擴

64、電路的顯示,以及D/A轉(zhuǎn)換后傳輸給執(zhí)行器進(jìn)</p><p><b>  參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>  [1] 于海生主編,微型計算機控制技術(shù),北京:清華大學(xué)出版社,1999</p><p>  [2] 張艷兵等編著,計算機控制技術(shù),北京:國防工業(yè)出版社,2008</p><p>  [3] 張毅剛主編,單片

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