文档介绍：北京理工大学珠海学院《计算机仿真》课程设计说明书题目: 控制系统建模、分析、设计和仿真学院: 信息学院专业班级: 08 自动化一学号: 0801040111028 学生姓名: 陈颖昌指导教师: 钟秋海 2011 年6月 17日 08自动化一陈颖昌北京理工大学珠海学院《计算机仿真》课程设计 2 一、北京理工大学珠海学院课程设计任务书 2010 ~ 2011 学年第2 学期学生姓名: 陈颖昌专业班级: 08 自动化一指导教师: 钟秋海工作部门: 信息学院一、课程设计题目《控制系统建模、分析、设计和仿真》[8号题] 控制系统建模、分析、设计和仿真设连续被控对象的实测传递函数为: 用零阶保持器离散化,采样周期取秒,分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹控制器 Dy(z) 和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器 Dw(z) 。具体要求见(二)。二、课程设计内容(一)《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计内容 Dy (z) G(s) R(z) Y(z) +_ U(z) E(z) 最少拍有波纹控制系统)7 )(5 )(2( )6 )(1(879 )( 2??????ssss sssG 08自动化一陈颖昌北京理工大学珠海学院《计算机仿真》课程设计 3 (二)《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计要求及评分标准【共 100 分】 1 、求被控对象传递函数 G(s) 的 MATLAB 描述。(2 分) 2 、求被控对象脉冲传递函数 G(z) 。(4 分) 3 、转换 G(z) 为零极点增益模型并按 z-1 形式排列。(2 分) 4、确定误差脉冲传递函数 Ge(z) 形式, 满足单位加速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际闭环系统稳定的要求。(6 分) 5 、确定闭环脉冲传递函数 Gc(z) 形式,满足控制器 Dy(z) 可实现、最少拍和实际闭环系统稳定的要求。(8 分) 6 、根据 4、5 、列写方程组,求解 Gc(z) 和 Ge(z) 中的待定系数并最终求解 Gc(z) 和 Ge(z) 。( 12 分) 7 、求针对单位加速度信号输入的最少拍有波纹控制器 Dy(z) 并说明 Dy(z) 的可实现性。(3 分) 8 、用程序仿真方法分析加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。(7 分) 9 、用图形仿真方法(Simulink) 分析单位加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。(8 分) 10 、确定误差脉冲传递函数 Ge(z) 形式, 满足单位速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际闭环系统稳定的要求。(6 分) 11 、确定闭环脉冲传递函数 Gc(z) 形式,满足控制器 Dw(z) 可实现、无波纹、最少拍和实际闭环系统稳定的要求。(8 分) 12、根据 10、 11、列写方程组, 求解 Gc(z) 和 Ge(z) 中的待定系数并最终求解 Gc(z) 和 Ge(z) 。( 12分) 13 、求针对单位速度信号输入的最少拍无波纹控制器 Dw(z) 并说明 Dw(z) 的可实现性。(3 分) 14 、用程序仿真方法分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。(7 分) 15 、用图形仿真方法(Simulink) 分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。(8 分) 16 、根据 8、9、 14、 15 、的分析,说明有波纹和无波纹的差别和物理意义。(4 分) (三) 、进度安排 6月 13至6月 14: 下达课程设计任务书; 复习控制理论和计算机仿真知识, 收集资料、熟悉仿真工具; 确定设计方案和步骤。 6月 14至6月 16: 编程练习,程序设计;仿真调试,图形仿真参数整定;总结整理设计、仿真结果, 撰写课程设计说明书。 6月 16至6月 17: 完成程序仿真调试和图形仿真调试;完成课程设计说明书;课程设计答辩总结。 08自动化一陈颖昌北京理工大学珠海学院《计算机仿真》课程设计 4 二、摘要 MATLAB 是矩阵实验室( Matrix Laboratory )的简称,是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。本次课程设计以《计算机控制系统》和《计算机仿真》两门学科为基础。目的是让自动化专业学生学习并熟悉使用计算机软件 Matlab 软件去建模、分析、设计和仿真控制系统。由给定的连续被控对象的实测传递函数,按任务书中的课题设计要求,分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹控制器 Dy(z) 和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器 Dw(z) 。设计过程中,要将 G(S) 采用零阶保持器或一阶保持器离散化, 求出被控对象脉冲传递函数 G(z) 。设计的关键在于确定闭环脉冲传递函数 Gc(z) 和误差脉冲传递函数