12自动化计算机控制系统课程设计题目

《计算机控制技术》课程设计

——设计题目与设计要求

指导教师：

一、控制系统建模、分析、设计和仿真

本课程设计共列出9个同等难度的设计题目，与前九组对应。 （一）内容如下。

R(z) + _ E(z) Dy(z) U(z) G(s) Y(z) 最少拍有波纹控制系统

R(z) + _ E(z) Dw(z) U(z) G(s) Y(z) 最少拍无波纹控制系统

(第1组) 控制系统建模、分析、设计和仿真 设连续被控对象的实测传递函数为：

1000(s2?9s?14)G(s)?5s?17s4?87s3?135s2用零阶保持器离散化，采样周期取0.1秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少

拍有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。

（第2组） 控制系统建模、分析、设计和仿真

设连续被控对象的实测传递函数为：

G(s)?668 (s+2) (s+6)s2 (s+1) (s+5) (s+8)用零阶保持器离散化，采样周期取0.2秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。

（第3组） 控制系统建模、分析、设计和仿真

设连续被控对象的实测传递函数为：

G(s)?789(s?3)(s?5)s5?14s4?56s3?64s2用零阶保持器离散化，采样周期取0.2秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。

（第4组） 控制系统建模、分析、设计和仿真

设连续被控对象的实测传递函数为：

868(s2?10s?16)G(s)?5s?9s4?23s3?15s2用零阶保持器离散化，采样周期取0.05秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少

拍有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。

（第5组） 控制系统建模、分析、设计和仿真

设连续被控对象的实测传递函数为：

G(s)?968 (s+2) (s+9)s2 (s+1) (s+4) (s+8)用零阶保持器离散化，采样周期取0.05秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹

控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。

（第6组） 控制系统建模、分析、设计和仿真

设连续被控对象的实测传递函数为：

G(s)?999(s?2)(s?5)s5?13s4?39s3?27s2用零阶保持器离散化，采样周期取0.01秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹

控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。

（第7组） 控制系统建模、分析、设计和仿真

设连续被控对象的实测传递函数为：

1818(s2?6s?8)G(s)?5s?15s4?62s3?48s2用零阶保持器离散化，采样周期取0.01秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹

控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。

（第8组） 控制系统建模、分析、设计和仿真

设连续被控对象的实测传递函数为：

G(s)?879(s?1)(s?6)s2(s?2)(s?5)(s?7)用零阶保持器离散化，采样周期取0.02秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹

控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。

（第9组） 控制系统建模、分析、设计和仿真

设连续被控对象的实测传递函数为：

999s2?8991s?17982G(s)?5s?14s4?56s3?64s2

用零阶保持器离散化，采样周期取0.02秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹

控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。 （二）

1、求被控对象传递函数G(s)的MATLAB描述。 2、求被控对象脉冲传递函数G(z)。

3、转换G(z)为零极点增益模型并按z-1形式排列。

4、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位加速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际闭

环系统稳 定的要求。

5、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dy(z)可实现、最少拍和实际闭环系统稳定

的要求。

6、根据4、5、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 7、求针对单位加速度信号输入的最少拍有波纹控制器Dy(z)并说明Dy(z)的可实现性。 8、用程序仿真方法分析加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。

9、用图形仿真方法(Simulink)分析单位加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 10、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际闭环

系统稳定的要求。

11、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dw(z)可实现、无波纹、最少拍和实际闭环

系统稳定的要求。

12、根据10、11、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 13、求针对单位速度信号输入的最少拍无波纹控制器Dw(z)并说明Dw(z)的可实现性。 14、用程序仿真方法分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。

15、用图形仿真方法(Simulink)分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 16、根据8、9、14、15、的分析，说明有波纹和无波纹的差别和物理意义。

二、数字滤波系统设计

1．用计算机模拟带有干扰的正弦信号R（频率100Hz）。首先计算机产生一个随机信号，再与正弦信号叠加。

2．计算机对含有干扰的正弦信号进行数字滤波处理，保留正弦信号，去除干扰。