计算机控制系统自学课件最少拍控制器简介

最少拍控制系统课程设计

一、教学目标

本课程的教学目标是使学生掌握最少拍控制系统的原理、设计和应用，培养学生分析和解决自动控制问题的能力。具体目标如下：

1. 知识目标：

– 掌握最少拍控制系统的概念、原理和特点。

– 了解最少拍控制系统的设计方法和步骤。

– 熟悉最少拍控制系统的应用领域和实际工程中的应用。

2. 技能目标：

– 能够运用最少拍控制理论分析和解决自动控制问题。

– 具备使用最少拍控制系统设计和优化控制器的能力。

– 能够进行最少拍控制系统的仿真和实验操作。

3. 情感态度价值观目标：

– 培养学生的创新意识和团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力。

– 增强学生对自动控制领域的兴趣和好奇心，激发学生进一步学习的动力。

– 培养学生的工程责任感和职业道德，使学生在设计和应用最少拍控制系统时能够考虑到安全、环保和社会影响。

二、教学内容

本课程的教学内容主要包括最少拍控制系统的原理、设计和应用。具体内容如下：

1. 最少拍控制系统原理：

– 介绍最少拍控制系统的概念和基本原理。

– 分析最少拍控制系统的优势和特点，与其他控制系统的比较。

– 讲解最少拍控制系统的数学模型和控制器设计方法。

2. 最少拍控制系统设计： – 介绍最少拍控制系统的设计步骤和流程。

– 讲解最少拍控制系统的控制器参数选择和调整方法。

– 分析最少拍控制系统在实际工程中的应用和案例。

3. 最少拍控制系统应用：

– 介绍最少拍控制系统在各个领域的应用，如工业自动化、机器人、交通运输等。

– 分析最少拍控制系统在实际工程中的优势和局限性。

– 探讨最少拍控制系统的发展趋势和未来挑战。

三、教学方法

为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式。具体方法如下：

1. 讲授法：教师通过讲解最少拍控制系统的原理、设计和应用，引导学生理解和掌握相关知识。

2. 讨论法：学生进行小组讨论，鼓励学生提出问题、分享观点，培养学生的思考和沟通能力。

最小拍控制系统

一、实验目的

掌握最少拍有纹波系统和最少拍无纹波系统的计算机控制脉冲传递函数D（Z）的设计方法。

二、实验设备

PC机一台，TD-ACC+实验系统一套

三、实验内容

1.对给出的模拟对象，针对阶跃输入进行最小拍有纹波系统计算机控制算法D（Z）设计，

观测系统输出及控制器设置。

2.对给出的模拟对象，针对阶跃输入进行最小拍无纹波系统计算机控制算法D（Z）设计，

观测系统输出及控制器设置。

四、实验线路

五、实验数据记录

1.最小拍有纹波

针对阶跃输入，其有纹波系统控制算法可设计为：

11

717.012.0543.0

)()()(

ZZ

ZEZUZD,输入长度为6S，幅值为2V的阶跃信号。

A.实验波形

图4-1 阶跃R和输出C波形

图4-2 输出C和U波形 B.实验数据测量 采样时间（s） 0 1 2 3 C理论 2 2 2 2 C实测 2 1.95 2 1.90 U理论 1.087 -1.18 0.84 -0.6 U实测 1.053 -1.10 0.78 -0.55

2.最小拍无纹波

针对阶跃输入，其无纹波系统控制算法可设计为：

2121

5920.04080.011651.07320.07650.0

)()()(

ZZZZ

ZEZUZU,输入长度为6S，幅值为6V的斜坡信号。

A.实验波形

图4-3 R和输出C波形

图4-4 C和U波形 B.数据测量 采样时间（s） 0 1 2 3 4 C理论 0 1.4 3 4 C实测 0 1.48 2.821 4 U理论 0 0.765 0.035 0.2 0.2 U实测 0 0.769 0.089 0.346 0.205 六、心得体会

此次实验是关于最小拍控制系统，这次实验让我更加深刻的了解了一些关于最小拍控制系

统的内容，并且对计算机控制课程里相关的最小拍控制有了更为直观的印象，将课程里的知

识运用在了此次实验中。实验中对于一些信号源的选择以及参数的确定，都让我学到了许多

.

专业 成绩

计算机控制技术

课程设计报告

最少拍无纹波计算机控制系

统设计及仿真实现

THE DESIGN AND SIMULATION OF THE

CONTROL SYSTEM FOR THE LEAST BEAT

RIPPLE FREE COMPUTER

学生姓名

学 号

学院名称

专业名称

指导教师 .

专业

年 月 日 .

专业 摘要

《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。

本文通过对最少拍无纹波控制器的设计及仿真了解和掌握对于典型输入信号的最少拍无纹波设计及有纹波设计。

关键词 计算机控制技术；最少拍无纹波；典型输入信号

.

专业

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第7章 计算机控制系统的直接设计方法

在连续控制系统中，PID控制器以及其它控制器一般来说能够取得满意的响应性能。PID控制作用的调整只限于调整比例增益，积分增益以及微分增益。在数字控制系统中，控制算法不限于PID这样的特殊算法。事实上，数字控制器可以产生无限多种控制作用。

在上一章中，我们讨论了连续域—离散化设计方法。本章中，我们讨论在离散域（即Z域）数字控制器的直接分析设计方法。主要内容有：

1. 快速系统离散域直接设计

所设计出来的控制器，当系统受到特殊类型输入作用时，在有限采样周期内，可以使误差趋于零，也就是说，在尽可能少的采样周期后，误差趋于零并维持零。计算机控制系统常以多少个采样周期来计时，一个采样周期T称为一拍，所以常把快速系统称为最少拍系统。因此最少拍系统的性能指标为

⑴ 系统稳定。

⑵ 对某确定的典型输入信号（如阶跃输入），稳态误差等于零。这有两种情况： - 2 -

①要求在采样点上稳态误差等于零，采样点之间稳态误差不为零，见图7.1（a）。

②不仅在采样点上，而且在采样点之间稳态误差都等于零,见图7.1（b）。常把前者称为有纹波系统，后者称为无纹波系统。

⑶ 在满足以上条件的前提下，系统应以最快速度达到稳态。

2. 慢速系统离散域直接设计

所谓慢速系统一般是指被控对象具有大惯性、长滞后的性质。

值得说明的是，随着科学技术的发展，计算机控制系统离散域直接设计方法的研究发展迅速，新方法层出不穷。相t（a)0 T2T 3T4T5T6T7T8T9T19T00.511.5)(tct0 T2T 3T4T 5T6T7T8T9T10T00.511.5)(tc（b)tt（a)

图 7.1 最少拍系统响应

（a）有纹波系统 （b）无纹波系统 - 3 -

信计算机控制系统的直接设计方法会日渐成熟，得到广泛的应用。