文档介绍：最小拍控制系统及
直流电机闭环调速控制系统设计和实现
实验报告

最小拍控制系统

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PC机一台,TD-ACC+实验系统一套,i386EX 系统板一块

-1所示,其中 D(Z)为数字调节器,G(Z) 为包括零阶保持
器在内的广义对象的Z 传递函数,Φ(Z)为闭环Z 传递函数,C(Z) 为输出信号的Z 传递函数,R(Z) 为输入信号的Z 传递函数。
最小拍有纹波系统设计。
-2是一个典型的最小拍控制系统。
针对阶跃输入,其有纹波系统控制算法可设计为:
最小拍无纹波系统设计。
有纹波系统虽然在采样点上的误差为零,但不能保证采样点之间的误差值也为零,因此存在纹波现象。无纹波系统设计只要使U(Z) 是Z-1的有限多项式,则可以保证系统输出无纹波。即:
式中 Pi 、Z i――分别是G(Z) 的极点和零点。
为了使U(Z) 为有限多项式,只要Φ(Z)的零点包含G(Z) 的全部零点即可,这也是最小拍无纹波设计和有纹波设计的唯一不同点。
-2所示,针对单位斜波输入,无纹波系统控制算法可设计为:
实验接线图。
-2所示的方框图,其硬件电路原理及接线图可设计如下,图中画“○”的线需用户在实验中自行接好,对象需用户在运放单元搭接。
上图中,控制计算机的“OUT1”表示386EX 内部 1 #定时器的输出端,定时器输出的方波周期=定时器时常,“IRQ7”表示386EX 内部主片 8259的7 号中断,用作采样中断,“DIN0”表示386EX 的I/O ,在这里作为输入管脚用来检测信号是否同步。
数字控制的实现。
-4是数字控制器实现的参考程序流程图。

1. -4编写程序,检查无误后编译、链接。
2. -3接线。检查无误后开启设备电源。
,具体整定方法参见附录一。对象的输入信号选择:当为有纹波设计时,选择方波信号。 ,周期为6S。当为无纹波设计时,选择单位斜波信号,斜波幅值为6S,上升时间为6S。
4 .分别将有纹波和无纹波设计方法得到的参数写入程序,分别装载并运行程序,用示波器观察对象的测量点“C ”和数模转换单元的“OUT1”端,并记录波形进行分析。注意:实验中有纹波是针对阶跃输入设计,而无纹波是针对斜波输入信号设计,所以实验时要注意正确的选择信号源。

最小拍控制系统的设计方法是简便的,结构也是简单的,设计结果可以得到解析解,便于计算机实现。但是最小拍设计存在如下一些问题:
最小拍控制系统对输入形式的适应性差,当系统的输入形式改变,尤其是存在随机扰动时,系统的性能变坏。
最小拍控制系统对参数的变化很敏感,在实验过程中,随着外部条件的变化,对象参数的变化是不可避免的,以及计算机在计算过程中产生的误差,从而使得实际输出可能偏离期望值。

通过本次实验,试验中最大的难题是在调试出的方波后如何得到理想的实验结果,经过改善程序给定的参数,最终达到该效果