模拟设计法控制器设计140230225

1、模拟设计法控制器设计设单位反馈系统的开环传递函数为，采用模拟设计法设计数字控制器，使校正后的系统满足如下指标：，。报告内容:1.控制系统仿真和设计步骤，应包含性能指标计算(含曲线)、采样周期的选择、数字控制器的脉冲传递函数和差分方程；2.单片机、A/D、D/A的选择，画出原理图；3.采用单片机实现，画出软件流程图，详细到变量赋值；4.体会和总结注意事项：1注意考虑算法编排结构，考虑单片机定时采样、单片机A/D、D/A操作等的实现方法2. 每人提交一份打印的报告（A4纸，左侧两钉装订，为节约资源，要求最终装订后的报告含封面不超过6页纸张，可以双面打印）。报告要采用统一的封面（格式附后），各级标题

2、采用宋体四号字，正文采用五号宋体字，单倍行距。3. 图要用合适的软件绘制(如Protel，Visio)，排版尽量节约版面，调整到能够看清楚最小字号的内容即可。4. 鼓励采用Proteus做仿真和调试代码。5. 本设计共10分，严禁抄袭，发现雷同者一律零分。模拟设计法控制器设计报告姓名: 班级: 学号: 2017年4月7日一.控制系统仿真和设计步骤1.1实验要求设单位反馈系统的开环传递函数为，采用模拟设计法设计数字控制器，使校正后的系统满足如下指标：，。1.2性能指标的计算 （1）由可画出K0=70的未校正系统对数幅频特性。如图1所示，当w=1时，可以求出未校正系统的剪切频率 图1 未校正系统的

3、bode图 （2）绘制期望特性。低频段与未校正部分重合，中频段在绘制之前，首先将，转化为频域指标，。=1.6，由可得 代入可求得K=3.8，wc=K*=12rad/s，可以算出 在wc=12rad/s处，作-20dB/dec斜率直线，交20lg|G0|于w=48rad/s处，取w2=4rad/s，w3=48rad/s，此时 。可以粗略计算相应的相位裕度，过w2作横轴垂线，与中频段-20dB/dec直线交点处，作-40dB/dec直线，该直线与期望特性低频段交于w1=0.68rad/s处，至此中低频衔接段完成。 中，高频衔接段在w3=48rad/s处作横轴垂线与-20dB/dec中频段直线交点处

4、作斜率-40dB/dec直线，交未校正系统高频段于w4=50rad/s处；当ww4的时候，期望特性与未校正系统的高频特性一致。至此，期望特性的全部参数已经得出 w1=0.68rad/s w2=4rad/s w3=48rad/s w4=50rad/s wc=12rad/s h=12 （3）将期望特性|G|dB与|G0|dB相减，可得串联校正装置特性|Gc|dB，其传递函数为 （4）验算，校正后系统开环传递函数。由wc=12rad/s可以算出=0.88s，=0.36，=1.5，可以满足性能指标要求。（6） 画出校正前后系统的阶跃响应曲线 图2阶校正前后的跃响应曲线1.3用模拟法设计数字控制器 （1

5、）模拟控制器离散化 采用双线性变换法。 （2）采样周期选择 实际应用时，应取 考虑到A/D，D/A转换的时间以及单片机计算的时间，采样时间不能选的太小，但是为了保证离散控制器的控制仍能满足性能指标的要求，采样时间不能取得太大，故取 T=0.01s （3）将模拟控制器离散化 离散化后得脉冲函数为: （4）被控对象离散化 离散化的被控对象为： （5）由Simulink建立仿真模型以仿真离散控制器。Simulink仿真模型原理图如下: 图3 Simulink仿真模型原理图（6）离散系统的阶跃响应曲线： 图4 离散系统的阶跃响应曲线（7） 转换为差分方程的形式： 根据式 ，可得差分方程为2. 单片机电

6、路设计2.1电路的设计（1）A/D电路的设计 将AD转换的ADDA,ADDB,ADDC接地，选择IN0锁存器。EOC接P2.2,转换结束则输出1，否则输出为0；OE接P2.1，选择是否输出数据。OE=0,输出高阻态，OE=1输出数字量；ST接P2.0,转化开始信号。由1变0转换开始；IN0接输入的模拟数据e(t);IN1-IN7悬空；Clock接分频器74ls74的输出端，输入500KHZ时钟信号；Vref(+)接+5V,Vreft(-)接地，VCC接电源,GND接地；ALE地址锁存，上跳沿锁存，可以接在P2.0口。D0-D7接单片机的P1.0-P1.7;（2）D/A电路设计 D0-D7接单片

7、机的P0.0-P0.7，数字量输入；将CS，WR1,WR2,XFER,引脚接地；ILE引脚接+5V,Vref选择+5V,GND接地；此时DAC0832处于直通工作方式，一旦有数字量输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。（3）单片机8051的电路设计： P0.0-P0.7接D/A转换数字输入端；P1.0-P1.7接A/D转化数字输出端；P2.0接A/D转换ST端；P2.1接A/D转换OE端； P2.2接A/D转换EOC端；外接12MHZ的时钟电路输入到时钟端XTAL1,XTAL2;外接复位电路到RET；2.2单片机原理图 图五 单片机原理图3. 控制算法流程图 图6 系统流程图4 体会和总结在为期一周的课程设计过程中遇到了好多问题，包括各种软件的熟练程度不够，对各种软件的了解比较少，今后需要加大对这方面的学习，需要在毕设方面加大对这些方面的学习，尽可能的熟练掌握专业所需的相关软件的运用，同时在此次过