计算机控制仿真课程设计报告

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1、 计算机控制仿真课程设计计算机控制仿真课程设计 课程设计报告 2013 年 7 月 10 日 目录目录 引言 1 1 计算机控制仿真简介1 2 小组分工 1 一、数字 PID 闭环直流电机调速控制系统的设计和仿真实现 .1 1.1 基本理论知识.1 1.2 设计要求2 1.3 总体方案设计.3 1.4 详细设计3 1.5 调试 Simulink 仿真 .9 1.6 设计总结 16 二、最少拍无纹波计算机控制系统设计及仿真实现 17 2.1 基本理论知识. 17 2.2 设计要求 18 2.3 设计过程. 19 2.4 设计总结 28 三、大林算法计算机控制系统设计及仿真实现 . 29 3.1

2、设计要求 29 3.2 总体方案设计. 29 3.3 基本理论知识. 30 3.4 大林算法具体设计 32 3.5 Simulink 仿真部分 . 33 四、二阶弹簧阻尼系统的 PID 控制器设计及其参数整定 . 38 4.1 设计要求 38 4.2 总体方案设计. 38 4.3 基本理论知识. 39 4.4 详细设计 41 4.5 设计总结 47 五、二阶系统串联校正装置的设计与分析 48 5.1 设计要求 48 5.2 基本理论知识. 48 5.3 详细设计 49 5.4 设计总结 53 六、单级倒立摆的最优控制器设计 54 6.1 设计要求 54 6.2 总体方案设计. 54 6.3 基

3、本理论知识. 55 6.4 详细设计 56 6.5 调试 Simulink 仿真 . 62 6.6 设计总结 63 七、参考文献 64 1 引言引言 1 计算机控制计算机控制仿真仿真简介简介 计算机控制仿真技术是近几十年发展起来的一种综合性实验技术，它建立在系统科 学、系统建模、控制理论、计算机技术及计算方法等学科的基础上，对系统设计、研究 和决策提供了一种先进而有效的手段，并已被广泛应用于工程及非工程领域，取得了显 著的成果。 MATLAB 是一种计算科学软件，利用它可以解决自动控制中遇到的问题。 MATLAB 的自动控制辅助设计功能，包括建立控制系统的数学模型，Simulink 在系统仿真

4、中的应 用等。主要有数据可视化、创建用户图形界面和简单数据统计处理等，数据或图形的可视化是进行 数据处理或图形图像处理的第一步，它不仅仅是二维，还可以是三维空间。2 小组分工 一一、数字、数字 PID 闭环直流电机调速控制系统的设计和仿真实现闭环直流电机调速控制系统的设计和仿真实现 1.1 基本理论知识基本理论知识 1.1.1 数字数字 PID 的控制算法的控制算法 位置式 PID 控制算法： 图 1-1 位置式 PID 控制算法结构框图 增量式 PID 控制算法 图 1-2 增量式 PID 控制算法结构框图 2 1.1.2 PID 调节器参数对控制性能的影响调节器参数对控制性能的影响 1、不同 Kp 对控制性能的影响 (1) 对动态性能的影响 比例控制参数 Kp 加大，使系统的动作灵敏，速度加快；Kp 偏大，振荡次数加多， 调节时间加长；当 Kp 太大时，系统会趋于不稳定；若 Kp 太小，又会使系统的动作缓 慢。 (2) 对稳态性能的影响 加大比例控制系数 Kp，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差提高控制精度， 却不能完全消除稳态误差。 2、积分控制参数 TI 对控制性