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计算机控制原理实验-直流电机实验.DOCEvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire..北京航空航夭丈曇BEIHANGUNIVERSITY计算机控制原理实验直流电机实验院(系)名称学生姓名学 号同组同学自动化科^与电气工程学院于驷男38030510庚琦川2011年6月实验二:直流电机实验一、设计要求1、 速度回路设计耍求:当D/A输出5120mV时,电机开始转动2、 位置回路设计要求:在求得上述速度回路传递函数的前捉下,利用极点配置方法求全状态反馈增益。选取系统的期望极点满足^<0.9, a)n>20rad/s给定采样周期T=0.02s3、 观测器设计要求:设计降维观测器,并假定降维观测器的观测误差衰减率是闭坏系统衰减率的4倍。(1)根据所设计的反馈增益及观测器方程,得到调节器D(z)(2)编排控制器方程的实现算法(3)实现控制器,在指令转角在+90°至-90°时,控制电机满足转角指令及指标要求二、 实验目的1.熟悉硬件线路并正确连接2.学会中断设置,以实现所需的采样周期3.了解码制转换原理,掌握码制的转换方法4.掌握串口收发数据的方法5.掌握实施控制系统的组成6.掌握实施控制软件的编制及调试方法三、 实验内容1.编制调通微机和单片机之间的串口通信软件2.编制调试数字控制软件3.编制调试码制转换子程序,将采样数据转换为计算时采用的码制,将计算码制数据转换为D/A输出所需的码制4.将上面的控制程序和码制转换了程序加入到采样系统程序中。采用双极性A/D(・10V〜+10V),输出采卅双极性D/A(・10V〜+10V)5.根据速度回路设计结果正确选择及其连接控制放人箱上相应的放大器和电阻,构成闭环实施控制回路,进行闭环回路的控制验证四、 实验报告内容1.原系统分析将D(z)=1代入系统进行仿真:仿真结果:系统为一阶系统,无超调,但是稳定吋间ts约l.39s,过长2.设计过程(1)建立数学模型电机传函Km-二2.046,皿0.036檢GG).;3驚电机启动电压Aw=1.7V测速机传递系数Ke=1.215电位计最大转角为345。,输出±5v功放KG3=4.68采样周期T二0.02s计算KG、:D/A输出120mv时,电机启动,启动电压vO.nvxKG^KG,=Au=1.7v・・.KG3=4.68,・•・KG1=3计算KG2;按要求,D/A输出刃时,电机转速®=26rad/s。可得:co KG1•KG3•心 28.73 _26~u~7>+1+KG1•KG2・KG3•心•心-1+34.9KG2-VKG2=O・1328.73可求屮G(小二0.036$+1二28.73二798I°Js1+28.73xO.13xl.215 $(0.036$+5.538) $($+153.8)0.0365+1(2)设计数字部分由G0(s)=7985(5+153.8)将D/A的输岀记为in为输入点,输出y为转角则状态方程中各矩阵为:0-153.8,B0798,C=[10]将其离散,存 1 0.0062g计00.0461G=[TeATBdr=Jo0.07164.9491(3)设计状态反馈增益为保证余虽,取设计状态反馈增益,使系统闭环极点>0.9,叫>2()rad/s取§=0.9,©=20则几2=-血±©』-孑=—18±8.7切故,Z!2=effTej(0T=0.6871±0.1210j结果为K二[1.1370 -0.0827](4)设计降维观测器•••观测器衰减速率是系统闭环的4倍,该系统为二阶系统,降维状态观测器是一阶环节・・・观测器期望极点%= =0.237算得结果为L=-30.77(5)求离散控制律D(z)解出X2(z)代入U(z)的表达式,可得D(z)=—3.6831Z+2.8153z-0.8286(6)以上过程用matlab程序检验,代码如下:Kw=input('Kw=,);Km=input('Km=,);KGl=input('KGl=');KG2=input(,KG2=,);KG3=input('KG3=');Tm=input(Tm=,);T=input(T=,);kesai=input('kesai=,);wn=input('wn=');k=inputCk=*);KI二KG1*KG3;K2=KG2*Kw;b=Kl*Km/Tm;a=(l+Kl*K2*Km)/Tm;A=[0l;0-aj;B=[O;bJ;c=n()];F=[l(1-cxp(-a*T))/a;Oexp(・a*T)];G=b/a*[T+(exp(・a*T)・l)/a;l-exp(-a*T)];z1=exp(-kesai*wn*T)*cos((1-kesaiA2)A0.5*wn*T)+li*exp(-kesai*wn*T)*sin((l-kesaiA

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