計算機(jī)控制系統(tǒng)專業(yè)課程設(shè)計東北電力大學(xué)

計算機(jī)控制系統(tǒng)專業(yè)課程設(shè)計東北電力大學(xué)LOGO集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)化工作小組[Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]1.設(shè)計背景由于滯后-超前校正適用于對校正后系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能有更多更高要求的場合。施加滯后-超前校正環(huán)節(jié)，主要是利用其超前部分增大系統(tǒng)的相位裕度，以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能；利用其滯后部分改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能。所以我們在此利用超前校正的目的是改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)靜態(tài)性能不受損的前提下，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。通過加入超前校正環(huán)節(jié)，利用其相位超前特性來增大系統(tǒng)的相位裕度，改變系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性。一般使校正環(huán)節(jié)的最大相位超前角出現(xiàn)在系統(tǒng)新的穿越頻率點(diǎn)。同時利用滯后校正通過加入滯后校正環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)的開環(huán)增益有較大幅度增加，同時又使校正后的系統(tǒng)動態(tài)指標(biāo)保持原系統(tǒng)的良好狀態(tài)。它利用滯后校正環(huán)節(jié)的低通濾波特性，在不影響校正后系統(tǒng)低頻特性的情況下，使校正后系統(tǒng)中高頻段增益降低，從而使其穿越頻率前移，達(dá)到增加系統(tǒng)相位裕度的目的。2.設(shè)計題目介紹.設(shè)計目的采用W變換的Bode圖法設(shè)計離散控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器，使得系統(tǒng)滿足一定的性能指標(biāo)，并且采用仿真實(shí)驗對校正后的系統(tǒng)進(jìn)行校驗。.設(shè)計過程圖離散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖某控制系統(tǒng)如圖1所示，已知被控對象的傳遞函數(shù)為(1)要求用W變換的Bode圖法設(shè)計數(shù)字控制器Z)(z),使校正后的系統(tǒng)滿足以下性能指標(biāo)：幅值裕度為"10四，相位裕度7245。，^,>4,采樣周期T=0.2s；(2)使用MATLAB編程序繪制校正前后離散系統(tǒng)Bode圖；(3)使用MATLAB編程序繪制校正后系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)，并求取各項性能指標(biāo)；(4)增大采樣周期(如T=2s),重復(fù)上述校正過程及仿真校驗，比較分析采樣周期對系統(tǒng)校正效果的影響.4系統(tǒng)仿真程序與仿真曲線T二校正前后離散系統(tǒng)bode圖clearw=::100yl=20.*logl0(4)+20.*logl0((.*w)2+1).+20.*logl0((.*w).八2+1)*logl0(w)-20.*logl0((.*w)2+1)."y2=20.*logl0(4)+20.*logl0((.*w)/2+1).+20.*logl0((.*w)/2+1).+20.*logl0((.*w),2+1).八一20.*logl0(w)-20.*logl0((.*w).C2+1),八-20.*logl0(((68.*w).-2+1).八;subplot(2,1,1)semilogx(w,yl,'-',w,y2,':')legendbefore','after，)title('幅頻曲線')xlabel('w(rad/s)’)ylabelCMagnitude(dB)')holdongridonphil=atan.*w).*180/pi+atan.*w).*180/pi-90-atan.*w).*180/pi;phi2=atan.*w).*180/pi+atan.*w).*180/pi+atan.*w).*180/pi-90-atan.*w).*180/pi-atan(68.*w).*180/pi;subplot(2,1,2)semilogx(w,phil,'-'，w,phi2,':')legendbefore','after，)title('幅頻曲線')xlabel('w(rad/s)’)ylabel(?Magnitude(dB)')gridon圖T=離散系統(tǒng)校正前后bode圖T=2s校正前后離散系統(tǒng)bode圖clearw=::100yl=20.*logl0(4)+20.*logl0(((1.*w)."2+1).+20.*logl0((.*w).2+1)20.*logl0(w)-20.*logl0((.*w).-2+1)."y2=20.*logl0(4)+20.*logl0(((1.*w)2+1).\+20.*logl0((.*w)2+1).>20.*logl0(((25.*w).八2+1).-20.*logl0(w)-20.*logl0((.*w).^2+1)20.*log!0(((240.*w)「2+l)」;subplot(2,1,1)semilogx(w,yl,'-，w,y2,':')legendCbefore','after')

title('幅頻曲線')xlabel('w(rad/s)’)ylabel(JMagnitude(dB)')holdongridonphil=atan(-1.*w).*180/pi+atan.*w).*180/pi-90-atan.*w).*180/pi;phi2=atan(-1.*w).*180/pi+atan.*w),*180/pi+atan(25.*w).*180/pi-90-atan.*w).*180/pi-atan(240.*w).*180/pi;subplot(2,1,2)semilogx(w,phil,',，w,phi2,':')legendCbefore','after5)title('幅頻曲線')xlabel('w(rad/s)J)ylabelCMagnitude(dB)')gridon圖T=2s離散系統(tǒng)校正前后bode圖T二校正后離散系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)clc,clear,closeallnum=4;den=[l10];[A,B,C,D]=tf2ss(num,den);r=l;x=[0;0];clc,clear,closeallnum=4;den=[l10];[A,B,C,D]=tf2ss(num,den);r=l;x=[0;0];T=l;h=;Tk=T/h;Time=100;y_0=0;ym=l;e_l=0;e_2=0;u_l=0;u_2=0;fort=l:Timee(t)=r-y0;u(t)=*e(t)*e_l+*u_l;clc,clear,closeallnum=4;den=[l10];[A,B,C,D]=tf2ss(num,den);r=l;x=[0;0];T=l;h=;Tk=T/h;Time=100;y_0=0;ym=l;clc,clear,closeallnum=4;den=[l10];[A,B,C,D]=tf2ss(num,den);r=l;x=[0;0];T=l;h=;Tk=T/h;Time=100;y_0=0;ym=l;e_l=0;e_2=0;u_l=0;u_2=0;fort=l:Timee(t)=r-y0;u(t)=*e(t)*e_l+*u_l;%G0傳遞函數(shù)%傳遞函數(shù)變換為狀態(tài)方程%單位階躍輸入,狀態(tài)變量%采樣周期，連續(xù)部分仿真步長，仿真時間%輸出初始化%誤差，控制器輸出初始化%控制器輸出仿真fork=l:Tkfork=l:Tkkl=A*x+B*u(t);fork=l:Tkk2=A*(x+h/2*kl)+B*u(t);k3=A*(x+h/2*k2)+B*u(t);k4=A*(x+h*k3)+B*u(t);x=x+(kl+2*k2+2*k3+k4)*h/6;y((t-1)*Tk+k)=C*x+D*u(t);y_l=y((t-l)*Tk+k);%G0輸出y_O=y_l;endu_2=u_l;u_l=u(t);e_2=e_l;e_l=e(t);endplot((1:Time*Tk)*h,y)Function[pos,tr,ts,tp]=stepchar(gO,delta)[y,t]=step(gO);_mp,ind]=max(y);dimt=length(t);yss=y(dimt);pos=100*(mp-yss)/yss;tp=t(ind);fori=l:dimtify(i)>=ltr=t⑴；break;endend;fori=l:length(y)ify(i)<=(l-delta)*yss|y(i)>=(1+delta)*yssts=t(i);endend校正后系統(tǒng)階躍響應(yīng)5結(jié)論參考文獻(xiàn)[1]姜學(xué)軍，劉新國，李曉靜