1、1课程设计采样控制系统仿真实验姓名：邹晶 学号：08001421指导老师：邓萍实验时间：2010 年 6 月 27 日-2010 年 7 月 8 日目录2一、系统分析： .31. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、BODE 图和奈奎斯特图，并判断稳定性； .42.当控制器为 ()cKsaGb，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹法和频率响应法进行设计） ； .721 进行根轨迹校正： .82.2 频率校正： .123.将采样周期取为 0.2Ts，试确定与 ()cGs对应的数字控制器 ()cGz（要求用多种方法进行离散化，并进行性能比较） ； .174、5、6：连续，离散单位阶跃输入响应比较
2、.256.比较并讨论 4 和 5 的仿真结果； .277.讨论采样周期的不同选择对系统控制性能的影响； .288.如控制器改为 PID 控制器，请确定满足性能指标的 PID 控制器参数。 .338.1 用最优 PID 控制法设计： .339.如希望尽可能的缩短系统的调节时间，请设计相对应的最小拍控制器，并画出校正后系统的阶跃响应曲线。 .379.1 采用无纹波最少拍系统设计 .3710.实验小结： .40采样控制系统仿真实验3一、系统分析：某工业碾磨系统的开环传递函数为 10()5)Gs要求用数字控制器 D(z)来改善系统的性能，使得相角裕度大于 45o，调节时间小于 1s(2%准则)1. 绘
3、制碾磨控制系统开环根轨迹图、Bode 图和奈奎斯特图，并判断稳定性；2.当控制器为()cKsaGb，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹法和频率响应法进行设计） ；3.将采样周期取为 0.2Ts，试确定与 ()cGs对应的数字控制器 ()cGz（要求用多种方法进行离散化，并进行性能比较） ；4.仿真计算连续闭环系统对单位阶跃输入的响应；5.仿真计算数据采样系统对单位阶跃输入的响应；6.比较并讨论 4 和 5 的仿真结果；7.讨论采样周期的不同选择对系统控制性能的影响；8.如控制器改为 PID 控制器，请确定满足性能指标的 PID 控制器参数。9.如希望尽可能的缩短系统的调节时间，请设计相
4、对应的最小拍控制器，并画出校正后系统的阶跃响应曲线。采样控制系统仿真实验41. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、Bode 图和奈奎斯特图，并判断稳定性；G=zpk(,0 -5,10);sisotool(G);margin(G);根轨迹图采样控制系统仿真实验5Bode 图：截止频率为 1.88rad/s,相角裕度为 69采样控制系统仿真实验6N=0;R=0;Z=P-R=0;该系统稳定。采样控制系统仿真实验72.当控制器为 ，试设计一个能()cKsaGb满足要求的控制器（要求用根轨迹法和频率响应法进行设计） ；调节前Gs=tf(10,1 5 0);Close_S=feedback(Gs,1);Ste
5、p(Close_S,b);hold on采样控制系统仿真实验8设计前调节时间为 1.18s设计前截止频率为 1.88rad/s,相角裕度为 69（第一问中）2 1 进行根轨迹校正： 221,2=70=0.84.5/.5/13.7s nnnnarctgtwradswradspjj取 度由 知 取 ， 求 得 ， 取 6要 求 的 主 导 极 点 为要使得根轨迹向左转，要加入零点。考虑到校正装置的物理可实现性，加入超前校正装置。采样控制系统仿真实验911 1111a()b()()2,a2b80405cgo oooocsGKsspp pp（ ）（ ）开 环 传 递 函 数 为为 了 使 得 根 轨
6、迹 通 过 根 据 相 角 条 件（ ） （ ） （ ） （ ）求 得（ 0） ， （ ） 9（ ） （ b）超 前 装 置 提 供 的 超 前 相 角 为由上图确定：a=6.512，b=11.499（上图 a 表示零点，b 表示极点）111153.76.520+.490.=0gg pjpKK根 据 根 轨 迹 的 幅 值 条 件系 统 的 开 环 增 益 为采样控制系统仿真实验10336.512()49 6.5126.49c ccsGzppz 0（ ）所 以 （ ）加 校 正 装 置 后 ， 除 要 求 的 主 导 极 点 ， 还 有 一 个 闭 环 零 点 和一 个 非 主 导 极 点 。根 据 (-5+j7)(-j.)+ 0(-5)1.49)-第 八 法 则、 对 系 统 的 影 响 ， 例 如 超 调 量 可 能 会 变 大 等 ， 但 闭 环 系 统 的 性能 主 要 由 复 数 极 点 确 定 。()10(6.52)53.7)37(.49)()()CssRjjsss加 校 正 装 置 后 ， 系 统 的 闭 环 传 递 函 数 为系 统 的 单 位 阶 跃 响 应 为=检验性能： Ds=tf(10*1 6.512,1 11.499);Gs=tf(10,1 5 0);Close_S=feedback(Ds*Gs,1);Step(Close_S,b);hold on
