计算机控制基础实验报告

重庆交通大学

学生实验报告

实验课程名称机械工程控制基础

开课实验室交通装备与制造工程实训中心

学院机电与汽车工程学院年级 2012专业班机械电子工程（2）学生姓名学号

开课时间 2014 至 2015 学年第二学期

验证性设计性综合性

ans =

(1/2)^n

（2） )

1.0)(8.0()(2

--=z z z z F

syms z

>> f=((z^2)/((z-0.8)*(z-0.1))) f =

z^2/((z - 4/5)*(z - 1/10))

>> iztrans(f) ans =

(8*(4/5)^n)/7 - (1/10)^n/7

实验项目

系统分析

实验时间

实验地点 90304

实验性质

验证性

设计性

综合性

教师评价：

评价教师签名： 第三章：计算机控制系统的分析

1 试求如题图 3.1所示的采样控制系统在单位阶跃信号作用下的输出响应)(*t y 。设

)

10(*20

)(+=

s s s G ，采样周期T=0.1s 。

解： gs=tf([20],[1 10 0]); gz=c2d(gs,0.1,'imp'); gzb1=gz/(gz+1);

gzb2=feedback(gz,1); y=step(gzb1); step(gzb1,gzb2);

结果：

2 试求如题图3.1所示的采样控制系统在单位速度信号作用下的稳态误差。 设)

11.0(1

)(+=

s s s G ，采样周期T=0.1s.

解： gs=tf([1],[0.1 1 0]); T=0.1;

gz=c2d(gs,T,'imp'); gzb=feedback(gz,1);

rz = tf([0.1 0],[1 -2 1],T); rz1 = zpk([0],[1 1],T,T); yz=rz*gzb; impulse(yz); t=[0:0.1:10]'; ramp=t;

lsim(gzb,ramp,t)

[y,t1] = lsim(gzb,ramp,t); ER = ramp - y

plot(ER,t),grid

结果：

误差曲线

5 对于题图3.1所示的采样控制系统，设)

1(10

)(+=s s s G ，采样周期T=1s 。

（1） 试分析该系统是否满足稳定的充要条件。

（2） 试用Routh 准则判断其稳定性。 解： gs=tf([1],[1 1 0]); T=1;

gz=c2d(gs,T,'imp'); gzb=feedback(gz,1); pzmap(gzb)

结果：

故满足稳定的充要条件。

6 设线性离散控制系统的特征方程为0391********

3=---z z z ，试判断此系统的稳定性。 解：gz1=tf([1],[45 -117 -119 -39],1); pzmap(gz1)

结果：

故稳定。

9 一闭环系统如图3.2所示，设)

1(1

)(+=

s s s G ，采样周期T=1s 。试求：

（1） 绘制开环系统的幅相频率特性曲线。 （2） 绘制开环系统的bode 图。

（3） 确定相位裕度和幅值裕度。

解： Gs=tf([1],[1 1 0]) Gz=c2d(Gs,1) nyquist(Gz) Gs =

1 ------- s^

2 + s

Continuous-time transfer function.

Gz =

0.3679 z + 0.2642

----------------------

z^2 - 1.368 z + 0.3679

Sample time: 1 seconds

Discrete-time transfer function.

bode(Gz)

实验项目控制系统的离散化设计

实验时间实验地点90304

实验性质

验证性设计性综合性教师评价：

评价教师签名：

第四章计算机控制系统的离散化设计

2 某系统如题图4.1所示，已知被控对象的传递函数为

)

05

.0

1

)(

1.0

1(

1

)

(

0s

s

s

s

G

+

+

=

设采样周期T=0.1s，针对单位速度输入设计有纹波系统的数字控制器，计算采样瞬间数字控制

解： Gs=tf([10],[1 1 0])

Gz=c2d(Gs,1)

Gs =

10

-------

s^2 + s

Continuous-time transfer function. Gz =

3.679 z + 2.642

----------------------

z^2 - 1.368 z + 0.3679

Sample time: 1 seconds

Discrete-time transfer function. >> Wez=filt([1 -2 1],[1],1)

Wez =

1 -

2 z^-1 + z^-2

Sample time: 1 seconds

Discrete-time transfer function. >> Wz=1-Wez

Wz =

2 z^-1 - z^-2

结果：

看不懂怎么回事。

6 某控制系统如题图4.1所示，已知被控对象的传递函数为)

1(5

)(0+=

s s s G

设采样周期T=1s ，试设计数值控制器D （z ），使得系统对等速输入响应在采样点上无稳态误差，同时对阶跃响应的超调量和调整时间均为有所折中，并画出所选阻尼因子所对应的阶跃响应和等速响应的曲线。

解： Gs=tf([5],[1 1 0]) Gz=c2d(Gs,0.1)

Wez=filt([1 -2 1],[1],0.1) Gs =

5 ------- s^2 + s

Continuous-time transfer function. Gz =

0.02419 z + 0.02339 ---------------------- z^2 - 1.905 z + 0.9048

Sample time: 0.1 seconds

Discrete-time transfer function.

Wez =

Discrete-time transfer function.

Rz =

0.1 z^-1

-----------------

1 -

2 z^-1 + z^-2

Sample time: 0.1 seconds

Discrete-time transfer function.

Wz1 =

1.8 z^-1 - z^-2

---------------

1 - 0.

2 z^-1、

图：

实验项目模拟化设计、状态空间分析和线性离散化状态空间设计实验时间实验地点90304

实验性质

验证性设计性综合性