实验八最小拍控制系统

实验八 最小拍控制系统

最小拍有纹波系统

一、实验要求

ERD(Z)1eTsS5S(S1)C 图3－8－1

搭建如图系统，针对阶跃输入进行计算机控制算法D(Z)设计，编程实现最小拍有纹波系统。

二、实验说明

1、 D(Z)算法

U(Z)E(Z)D(Z)K0K1Z1K2Z2K3Z311PZP2Z2P3Z3 1采样周期T=1S，E(Z)为计算机输入，U(Z)输出，有：

式中K1与P1取值范围：－0.9999～0.9999

将D(Z)式写成差分方程，则有：

U(K)K0EKK1EK1K2EK2K3EK3PU1K1PU2K2PU3K3

式中EKEK3误差输入；UKUK3计算机输出。

计算机运算还没有溢出处理，当计算机控制输出超出00H-FFH时（对应于模拟量－5V－＋5V），则计算机输出相应的极限值00H或FFH。

每次计算完控制量，计算机立即输出，并且将各次采入的误差与各次计算输出作延时运算，最后再作一部分下次的输出控制量计算。这样当采入下次误差信号时，可减少运算次数，从而缩短计算机的纯延时时间。

2、 模拟连续系统的参数整定

被控对象有模拟电路模拟，因为电路中所接电阻、电容参数有一定误差，所有应加以整定，可先正定一阶惯性环节，再整定积分器，应使二者串连时尽量接近所给传函的数学模型。

三、实验步骤

（1）接线：如图3－8－2所示

（！）由B7信号发生器模块的输出OUT作为系统输入R，S2置0.2－6S档，S1置阶跃档，（开关置最顶端）将模块中的S和ST，G和G1用开关连接，观察B7单元的OUT端波形，调幅值电位器使其输出不高于2V，调节调频电位器使其周期为最大。

（2）使用运放模块从左到右依次A2、A6、A7、A4及电位器模块A5搭建图中模拟部分电路。

第四级运放的输入电阻由A5中的330K的电位器来构建（构建方法：A4中IN和H之间的开关拨至OFF，将A7中的OUT端与A5中330K的电位器一端相连，电位器的另一端与A4中的IN相连），最后10K反馈电阻由A4中的F和OUT之间的10K构建。

（3）图中E点接A/D转换模块B5的IN6。

（4）B1数模转换单元的输出OUT2接至图3－8－2中的第三级运放的输入端。

（2）示例程序：见CP6－1源文件。

（3）运行虚拟示波器。

（4）现象：运行程序，用虚拟示波器CH1和CH2分别观察输出C和B1部分的OUT2端，绘出波形草图。记录Mp、TS、S。用户应结合实验结果，探讨纹波产生的原因和计算，及最小拍控制的性能特点、优劣，如果现象不明显可调节330K的电位器和B7中的调频调幅旋钮。

D/A转换10KE10KR10K10K10K运算环节A/D转换300K2u100KR1300K3uC 图3－8－2

最小拍无纹波设计

一、实验要求

只是D(Z)应按无纹波设计，其余同上

二、实验说明

1、 针对斜坡输入设计实验

针对斜坡输入按无纹波输出计算：

0.76500.7302Z10.1651Z2D(Z)(1Z1)(10.5920Z1)K00.7650K0.76501K20.7650K30.7650P10.4080P20.4080P30.4080P40.4080

2、 饱和设计。

1S(S1)，针对阶跃输入按无纹波设计：

对象改为

G0(S)1.58300.5824Z11.583(10.3679Z1)D(Z)10.47Z110.4176Z1U(Z)D(Z)E(Z)R(Z)(1.5830.5824)Z12.53.95751.4560Z1PK00.999910.4176K0.3679P201P30K20K30

三、实验步骤

1、接线：同图3－8－2。

2、示例程序：见CP6-2源文件。

3、 运行虚拟示波器

4、 现象：运行程序，用CH1和CH2分别观察输出C和B1数模转换中的OUT2断口，绘制出波形图。

最小拍无纹波设计，除了消除采样点之间的纹波外，还在一定程度上减小了控制能量，降低了对参数的敏感度，但它仍然是针对某一特定输入设计的，对其它输入的适应性仍不好，如果现象不明显可调节B7中的调频调幅。