實(shí)驗(yàn)三 最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)三最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）理解最少拍控制系統(tǒng)的基本原理。（2）掌握最少拍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。2.實(shí)驗(yàn)儀器（1）MATLAB6.5軟件一套（2）個(gè)人PC機(jī)一臺(tái)3.實(shí)驗(yàn)原理最少拍設(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)的輸出穩(wěn)態(tài)誤差為零。所以，最少拍控制系統(tǒng)也稱最少拍無(wú)差系統(tǒng)或最少拍隨動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是時(shí)間最優(yōu)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的性能指標(biāo)就是系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間最短或盡可能短。可以看出，這種系統(tǒng)對(duì)閉環(huán)Z傳遞函數(shù)的要求是快速性和準(zhǔn)確性。最少拍控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與被控對(duì)象的零極點(diǎn)位置有很密切的關(guān)系。如圖1所示是最少拍控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：圖1最少拍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖閉環(huán)Z傳遞函數(shù)為：,閉環(huán)誤差Z傳遞函數(shù)為：，由于，根據(jù)終值定理得,對(duì)于以上三種典型輸入信號(hào)分別為單位階躍：?jiǎn)挝凰俣龋簡(jiǎn)挝患铀俣龋航y(tǒng)一表達(dá)式：式中為不含因子的的多項(xiàng)式。其中T為采樣周期。對(duì)于單位階躍：?jiǎn)挝凰俣龋簡(jiǎn)挝患铀俣龋簞t有:從上式可知，要求穩(wěn)態(tài)誤差為零的條件是應(yīng)具有如下形式則其中是待定的不含因子的關(guān)于的有理分式或的有限項(xiàng)多項(xiàng)式，是的分母的階數(shù)。根據(jù)最少拍概念可知，當(dāng)具有最簡(jiǎn)單的形式時(shí)，它展成冪級(jí)數(shù)所含多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)就最少。為使穩(wěn)態(tài)誤差為零，因子是必不可少的。為使穩(wěn)態(tài)誤差最快衰減到零，即為最少拍系統(tǒng)，就應(yīng)使最簡(jiǎn)單，即階數(shù)n最小，即完全可以想象若取，則最簡(jiǎn)單，那么得到無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差最少拍系統(tǒng)的希望閉環(huán)誤差Z傳遞函數(shù)就應(yīng)為而希望閉環(huán)Z傳遞函數(shù)應(yīng)為對(duì)于不同輸入、形式如下：?jiǎn)挝浑A躍：?jiǎn)挝凰俣龋簡(jiǎn)挝患铀俣龋河猩鲜娇芍?，使誤差衰減到零或輸出完全跟蹤輸入所需的調(diào)整時(shí)間，即為最少拍數(shù)對(duì)應(yīng)于m=1,2,3分別為1拍，2拍，3拍。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.理解實(shí)驗(yàn)原理2.采樣周期為1S，依據(jù)給定的輸入信號(hào)（階躍信號(hào)、速度信號(hào)、加速度信號(hào)），借助MATLAB仿真軟件，構(gòu)造最少拍離散系統(tǒng)輸入信號(hào)的傳遞函數(shù)模型，構(gòu)造離散系統(tǒng)輸入信號(hào)的傳遞函數(shù)模型的分子、分母系數(shù)；構(gòu)造最少拍離散系統(tǒng)階躍信號(hào)、速度信號(hào)、加速度信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的閉環(huán)誤差傳遞函數(shù)模型；構(gòu)造最少拍離散系統(tǒng)階躍信號(hào)、速度信號(hào)、加速度信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的目標(biāo)傳遞函數(shù)，構(gòu)造最少拍離散系統(tǒng)階躍信號(hào)、速度信號(hào)、加速度信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的目標(biāo)傳遞函數(shù)模型的分子、分母系數(shù)。3.調(diào)用whole_least_step算法函數(shù)，實(shí)現(xiàn)最少拍控制系統(tǒng)的最少拍算法，在階躍信號(hào)、速度信號(hào)、加速度信號(hào)作用下，分別繪制最少拍控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線圖。五.實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1.在理論分析的基礎(chǔ)上，給出最少拍控制系統(tǒng)的最少拍算法的詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟。2.根據(jù)給定的輸入信號(hào)和whole_least_step算法函數(shù)，借助MATLAB仿真軟件，編程實(shí)現(xiàn)基于該控制系統(tǒng)的whole_least_step算法，繪制最少拍控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線圖。3.對(duì)照實(shí)驗(yàn)圖形，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。step1=tf([1,0],[1,-1],1);mubiao1=tf(1,[1,0],1)[num1,den1]=tfdata(mubiao1,'v')mubiao2=tf([2,-1],[1,0,0],1)[num2,den2]=tfdata(mubiao2,'v')mubiao3=tf([3,-3,1],[1,0,0,0],1)[num3,