設(shè)計(jì)題目：最小拍控制系統(tǒng) | ||||
完成日期2017年6月13日 |
學(xué)生姓名 | 黃明送 | ||||
課程名稱 | 最小拍控制系統(tǒng) | 專業(yè)班級(jí) | 14 自動(dòng)化三班 | ||
地 點(diǎn) | 巡天 408 | 起止時(shí)間 | 2017.06.12-2017.06.15 | ||
設(shè)計(jì)內(nèi)容 | 最小拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) | ||||
設(shè) 計(jì)參數(shù) | 最小控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇一個(gè)被控對(duì)象，整定參數(shù)后階躍響應(yīng)小于 10% | ||||
設(shè) 計(jì)進(jìn)度 | |||||
設(shè) 計(jì)成果 | 1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2、設(shè)計(jì)計(jì)算書 3、仿真分析結(jié)果 4、系統(tǒng)原理圖 | ||||
參考資料 | [1] 夏揚(yáng).計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [2] 張艷兵.王忠慶，鮮 浩.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006[4] 胡壽松.自動(dòng)控制原理胡（第五版）北京：科學(xué)出版社，2007 [5] 樓順天.基于 MATLAB 的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)（第 2 版），2005 [6] 張養(yǎng)安、劉林章，MATLAB 軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用， 2005[7]涂源釗,最少拍控制器的設(shè)計(jì)方法；四川聯(lián)合大學(xué)學(xué),1997 [8] 全瑞琴，海 玲；淺析基于數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)的最小拍控制系統(tǒng)；科技傳播；2010[9]席愛(ài)民,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（第一版）,北京：高等教育出版社，2004 [10] 周凱,最少拍數(shù)字化全閉環(huán)位置控制系統(tǒng).組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),1998 | ||||
說(shuō)明 | 1．本表應(yīng)在每次實(shí)施前由指導(dǎo)教師填寫一式 2 份，審批后所在系（部）和指導(dǎo)教 師各留 1 份。2．多名學(xué)生共用一題的，在設(shè)計(jì)內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū)別。3．若填寫內(nèi)容較多可另紙附后。 | ||||
3.2.2 單位速度信號(hào)...................................................................................................................................................... 8
第四章 設(shè)計(jì)仿真模型及分析..............................................................................................................................................9
參考文獻(xiàn)..................................................................................................................................................................................10
近年來(lái)，隨著工業(yè)控制技術(shù)和航空航天技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)控制器的要求也越 來(lái)越高。一般控制器具有以下幾個(gè)要求：
1、精確性。指的是對(duì)特定輸入下的系統(tǒng)，在到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)輸出的采樣值能準(zhǔn) 確跟蹤輸入信號(hào)，也就是說(shuō)采樣點(diǎn)上的輸出不存在穩(wěn)態(tài)誤差。
2、快速性。系統(tǒng)能在有限的拍數(shù)下達(dá)到穩(wěn)態(tài)的沒(méi)計(jì)狀態(tài)，也就是系統(tǒng)準(zhǔn)確的跟蹤 輸入量所需的采樣周期數(shù)應(yīng)為最少。
離散的數(shù)字控制器以其高效的性能滿足了人們對(duì)系統(tǒng)控制的各項(xiàng)要求，其中最少拍 控制是以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速性為目標(biāo)的一種離散化設(shè)計(jì)方法。
最少拍數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)步驟：常常包含最少拍有紋波數(shù)字控制器設(shè)計(jì)與最少拍無(wú) 紋波數(shù)字控制器設(shè)計(jì)兩種。在采樣點(diǎn)上的輸出不存在穩(wěn)態(tài)誤差，但是在采樣點(diǎn)與采樣點(diǎn) 之間的輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)為有波紋最少拍控制系統(tǒng)。若在采樣點(diǎn)上和采樣點(diǎn)之間 的輸出均沒(méi)有穩(wěn)態(tài)誤差，則這系統(tǒng)為無(wú)波紋最少拍控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)均有各有自的 優(yōu)點(diǎn)，但是也都存在一些不足。相對(duì)于最少拍無(wú)紋波數(shù)字控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)最少拍有紋波數(shù) 字控制系統(tǒng)能使系統(tǒng)輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)是的拍數(shù)最少，但是，不能保證任意兩個(gè)采樣點(diǎn)之間 的穩(wěn)態(tài)誤差為零；最少拍無(wú)紋波數(shù)字控制系統(tǒng)在采樣點(diǎn)上和采樣點(diǎn)間的輸出均不存在穩(wěn) 態(tài)誤差，但是其缺點(diǎn)是響應(yīng)速度相對(duì)較慢。
不管是最少拍有紋波還是最少拍無(wú)紋波控制系統(tǒng)，其控制方程都是由被控對(duì)象的數(shù) 學(xué)方程 G(Z)來(lái)計(jì)算的。其中改進(jìn)方法包括換接程序法，阻尼因子法與非最少的有限拍 控制等方法。
最小拍控制是一種直接數(shù)字設(shè)計(jì)方法。所謂最小拍控制就是要求閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)于某種 特定的輸入在最少個(gè)采樣周期內(nèi)達(dá)到無(wú)靜差的穩(wěn)態(tài)使系統(tǒng)輸出值盡快地跟蹤期望值的 變化。因此最小拍控制實(shí)際上是時(shí)間最優(yōu)控制。
直接設(shè)計(jì)法是指先對(duì)被控對(duì)象 G(s)離散化，得到對(duì)應(yīng)的 G(z)，再直接按照動(dòng)態(tài)指標(biāo) 要求，進(jìn)行離散時(shí)間動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，直接得到對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù) D(z)。針對(duì)某一特定的
設(shè)計(jì)最小拍系統(tǒng)，為了滿足誤差 E(z)僅有有限 N 項(xiàng)非零，調(diào)節(jié)器 D(z)至少應(yīng)滿足 以下約束條件：
在采樣系統(tǒng)中，時(shí)間經(jīng)過(guò)一個(gè)采樣周期稱為一拍。最少拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是指系統(tǒng)在 典型輸入信號(hào)(如階躍信號(hào)，速度信號(hào)，加速度信號(hào)等)作用下，經(jīng)過(guò)最少拍(有限拍)， 使系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差為零。所以，最少拍控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括系統(tǒng)穩(wěn)定、在典型 輸入下穩(wěn)態(tài)誤差為零、系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間最短或盡可能短，即最少拍系統(tǒng)對(duì)閉環(huán)脈沖傳遞 函數(shù)的要求是穩(wěn)定、準(zhǔn)確和快速。本課程設(shè)計(jì)針對(duì)穩(wěn)定、不含純滯后環(huán)節(jié)的被控對(duì)象， 來(lái)推導(dǎo)數(shù)字控制器 D(z)具有的形式。
當(dāng)輸入信號(hào)為單位階躍信號(hào)時(shí)，按照最小拍控制策略設(shè)計(jì)的數(shù)字控制器，實(shí)現(xiàn)輸入 經(jīng)過(guò)一拍后，在采樣時(shí)刻系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為零，輸出跟蹤輸入但在采樣點(diǎn)間，系統(tǒng)輸出有 紋波存在。
最小拍控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是簡(jiǎn)便的，結(jié)構(gòu)也是簡(jiǎn)單的，設(shè)計(jì)結(jié)果可以得到解析解， 便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。但是最小拍設(shè)計(jì)存在如下一些問(wèn)題：
(1) 最小拍控制系統(tǒng)對(duì)輸入形式的適應(yīng)性差，當(dāng)系統(tǒng)的輸入形式改變，尤其是存在 隨機(jī)擾動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的性能變壞。
(2) 最小拍控制系統(tǒng)對(duì)參數(shù)的變化很敏感，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，隨著外部條件的變化， 對(duì)象參數(shù)的變化是不可避免的，以及計(jì)算機(jī)在計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，從而使得實(shí)際輸 出可能偏離期望值。這也就是在做最小拍設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)常常得不到預(yù)期效果的原因。
[1] 張艷兵.王忠慶，鮮 浩.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006 [2] 胡壽松.自動(dòng)控制原理胡（第五版）北京：科學(xué)出版社，2007
[3] 樓順天.基于 MATLAB 的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)（第 2 版），2005 [4] 張養(yǎng)安、劉林章，MATLAB 軟件在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用， 2005 [5]涂源釗,最少拍控制器的設(shè)計(jì)方法；四川聯(lián)合大學(xué)學(xué),1997
[6] 全瑞琴，海 玲；淺析基于數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)的最小拍控制系統(tǒng)；科技傳播；2010 [7]席愛(ài)民,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（第一版）,北京：高等教育出版社，2004
最小拍控制系統(tǒng).pdf
(511.44 KB, 下載次數(shù): 34)
| 歡迎光臨 (http://www.raoushi.com/bbs/) | Powered by Discuz! X3.1 |