计算机控制实验报告

计算机控制实验报告

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实验二 最少拍控制系统

1.实验结果

图2-1 单位阶跃输入下最少拍有纹波控制系统仿真结构模型

图2-2 单位阶跃输入下最少拍有纹波控制器输出

图2-3单位阶跃输入下最少拍有纹波系统输出

图2-4 单位阶跃输入下最少拍无纹波控制系统仿真结构模型

图2-5单位阶跃输入下最少拍无纹波控制器输出

图2-6 单位阶跃输入下最少拍无纹波系统输出

2. 思考与分析

（1）最少拍受什么限制而使调整节拍增加？

答：设计出来的最少拍控制系统，在有限拍后进入稳态，只保证了在最少的几个采样周期后系统的响应在采样点时是稳态误差为零，而不能保证在任意两个采样点之间的稳态误差为零，即最少拍控制系统在采样时间精确的跟踪输入信号。所以最少拍受输入函数阶数的限制而使调整节拍增加，即输入函数的阶数越高，调解时间越长。

（2）无纹波系统对控制器有何要求？ 答：最少拍无波纹对控制器有如下约束条件：

1. 被控对象G(S)有足够的积分环节。若输入为速度输入函数，被控对象G(s)的稳态输出也应为速度函数，因此就要求G(s)中至少有一个积分环节。若输入为加速度输入函数，则被控对象G(s)的稳态输出也应为加速度函数，要求G(s)中至少有两个积分环节。所以最少拍无纹波控制能够实现的条件是被控对象G(S)有足够的积分环节。 2.?(z)必须包含G(z)中的圆外圆内全部零点N(z)。

（3）分析不同输入信号对最小拍控制系统的影响。

答：在单位阶跃函数作用下，输出响应经过一个采样周期T，输出与输入完全跟踪，即调整时间为一拍。同理在单位速度作用下经过两个采样周期T，输出与输入完全跟踪，即调整时间为二拍 。在单位加速度作用下经过三个采样周期T，输出与输入完全跟踪，即调整时间为三拍。即输入函数的阶数越高，调整时间越长。

实验三 纯滞后控制实验

1．实验结果

图3-1纯滞后控制系统仿真结构模型

图3-2 纯滞后系统控制器输出

图3-3 纯滞后控制系统输出

2. 思考与分析

（1）纯滞后控制系统对阶跃信号有无超调？为什么？

答：纯滞后控制系统对阶跃信号有超调。因为被控对象中的纯滞后部分作用在时间坐标上推移了一个时间

仅将控制

，被控对象具有纯滞后特性，时间常数很大，而被控

对象的滞后时间会使系统的稳定性降低，动态性能变坏，即会引起超调和持续的振荡，因而纯滞后控制系统对阶跃信号也有一定的超调。 （2）纯滞后控制与PID控制有什么本质区别？

答：1.纯滞后控制：由于对象存在较大的纯滞后，采用单回路PID控制效果不佳。但常规单回路PID控制对一般对象控制效果较为理想，是生产过程中常用的一种控制方法。2.PID控制：比例控制能迅速反应误差，从而减小稳态误差。但是，比例控制不能消除稳态误差。比例放大系数的加大，会引起系统的不稳定。积分控制，只要系统有误差存在，积分控制器就不断地积累，输出控制量，以消除误差。但是积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振荡。微分控制可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。应用PID控制，必须适当地调整比例放大系数KP，积分时间TI和微分时间TD，使整个控制系统得到良好的性能。纯滞后控制部分的达林算法是基于离散系统的设计方法，按照期望的传递性能设计控制器达到改善性能的目的，PID控制算法是基于连续系统的设计方法。

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