《计算机控制技术》课程设计.doc
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《计算机控制技术》课程设计
姓 名： 路 亚 斌
学 号： 201009532
指导老师： 徐 俊 红
王 亭 岭
时 间：2013年12月23日
——2014年1 月3日
目 录
第一章 《计算机课程设计》任务书 1
1.1 题目二：数字PID控制器设计 1
1.1.1设计位置式PID控制器和增量式PID控制器 1
1.1.2模拟PID控制器设计 1
1.2 题目三：控制系统的状态空间设计 1
1.2.1 确定状态反馈阵K 1
1.2.2 确定一个全维状态观测器L 2
第二章 位置式PID控制器设计 2
2.1 位置式PID控制器算法 2
2.1.1 位置式PID控制算法表达式 2
2.1.2 位置式PID算法传递函数 3
2.2 位置式PID控制器simulink仿真 3
2.2.1 位置式PID控制器simulink仿真 3
2.2.2 simulink仿真重要模块参数设置 3
2.2.3 simulink仿真Scope响应曲线 4
2.3 位置式PID控制器的应用范围及特点 5
第三章 增量式PID控制器设计 6
3.1 增量式PID控制器算法 6
3.1.1 增量式PID控制算法表达式 6
3.1.2 增量式PID算法传递函数 6
3.2 增量式PID控制器simulink仿真 6
3.2.1 增量式PID控制器simulink仿真 6
3.2.2 simulink仿真重要模块参数设置 7
3.2.3 simulink仿真Scope响应曲线 8
3.3 增量式PID控制器的应用范围及特点 8
第四章 模拟PID控制器设计 9
4.1 simulink开环单位阶跃响应 9
4.1.1 重要模块参数设置及仿真设置 9
4.2 simulink闭环单位阶跃响应 11
4.2.1 闭环模块及其参数设置 11
4.2.2 PID参数整定 12
第五章 求状态反馈阵K 14
5.1 求闭环系统的期望极点 14
5.2 求出开环系统的状态空间表达式 14
5.3 判断开环系统的能控能观性 16
5.4 求用于极点配置的状态反馈矩阵K 17
5.5 simulink中仿真 18
第六章 配置状态观测器 20
6.1 检验开环系统是否能观 20
6.2 观测器极点配置 20
6.3 求出观测器增益矩阵L 20
6.4 求全维状态观测器方程 22
参考文献 25
第一章 《计算机课程设计》任务书
1.1 题目二：数字PID控制器设计
1.1.1设计位置式PID控制器和增量式PID控制器
数字PID控制器的两种基本算法如下
（1）、数字PID位置型控制算法：
（2）、数字PID增量型控制算法：
要求熟练掌握这两种算法和其各自应用范围及特点，被控对象同题目三，使得单位阶跃响应的，。
1.1.2模拟PID控制器设计
已知系统开环传递函数为，在simulink中建立PID闭环控制仿真模型，使得单位阶跃响应的，。
1.2 题目三：控制系统的状态空间设计
已知被控对象模型为
1.2.1 确定状态反馈阵K
使相对于单位阶跃参考输入的输出过渡过程，满足如下的期望指标：
，。
1.2.2 确定一个全维状态观测器L
使得通过基于状态观测器的状态反馈，满足上述期望的性能指标。
第二章 位置式PID控制器设计
2.1 位置式PID控制器算法
2.1.1 位置式PID控制算法表达式
2.1.2 位置式PID算法传递函数
2.2 位置式PID控制器simulink仿真
已知被控系统开环传递函数为，在simulink中建立PID闭环控制仿真模型，使得单位阶跃响应的，。
2.2.1 位置式PID控制器simulink仿真
仿真时间10s，采样时间0.1s，仿真如图2-1所示。
图2-1 单位阶跃信号位置式PIDsimulink仿真
2.2.2 simulink仿真
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