实验3采样控制系统的数字仿真实验

实验3采样控制系统的数字仿真实验【实验目的】1.掌握采样控制系统数字仿真的特点。2.了解数字控制其对系统动态性能的影响。3.学会编制双重循环法的仿真程序【实验内容】1.某数字控制系统如图所示，其中，T1=1，T2=4采样周期T=0.1，数字控制器为数字PI调节器，即式中，比例系数Kp=15，积分系数Ki=0.2，设初始状态x1(0)=x2(0)=0，试用simulink求在单位阶跃输入信号r(t)=1(t)作用下的状态响应。解：2.若将第一题中的数字PI调节器改为数字PID调节器，即式中，比例系数Kp=15，积分系数Ki=0.2，微分系数Kd=40，设初始状态x1(0)=x2(0)=0，试求在单位阶跃输入信号r(t)=1(t)作用下的状态响应，并与题1的结果比较，由此关于微分调节的作用可得出何结论。解：3．某单位反馈控制系统中，被控对象的传递函数为在单位速度信号输入r(t)=t下，选择零阶保持器在T=1s时设计的“最少拍”控制器为(1)按实验目的、要求和已知条件，建立系统的simulink模型，并且编制双重循环法的仿真程序。(2)分别运行双重循环法的仿真程序和simulink模型，观察记录系统动态性能的变化。(3)若数字控制器改为“无纹波”控制器试用两种情况下的输出进行比较。解：（1）Simulink模型双重循环法仿真程序如下：G=[10;0.010.99];H=[0.1;0.0005];c=[01];%连续被控对象的离散化状态方程的系数阵h=0.01;T=1;%设定内循环步长h=0.01,而外循环则以采样周期T=0.1为步长N=round(T/h);%在一采样周期内连续被控对象的离散化状态方程递推N次(内循环)TF=15;%设定总仿真时间为15sM=round(TF/T);%数字控制器的差分方程递推M次(外循环)x=[0;0];u=zeros(1,M+2);e=zeros(1,M+2);u(1)=0;u(2)=0;t=0;xt=x;fori=1:M%外循环y=c*x;r(i)=i;e(i+2)=r(i)-y;u(i+2)=0.282*u(i+1)+0.718*u(i)+0.543*e(i+2)-0.471*e(i+1)+0.0999*e(i);%外循环中递推求数字控制器在实际采样时刻的输出(步长为T)forj=1:N%内循环x=G*x+h*u(i+2);%内循环中递推求受控对象状态响应(步长为h)xt=[xt,x];%yt为记载各步状态响应的矩阵t=[t,j*h+(i-1)*T];%t为记载各采样(kT)时刻的行向量(与yt对应)endendx2t=xt(2,:);plot(t,t,':k',t+T,x2t,'k');legend('r','y');grid;xlabel('time(s)');title('双重循环法仿真程序的运行结果');（2）（3）【实验总结】通过本次实验，大概掌握了MATLAB软件的几个基本用法和利用MATLAB软件根据单位反馈控制系统的结构创建仿真图。进一步了解了MATLAB一些基本功能。所以，对于仿真这样实践性很强的知识，还是更应该多加练习，勤实践，通过实践更好的理解算法。