【正文】 轉(zhuǎn)換；最后是雙線性濾波設(shè)計(jì)。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對(duì)于明確系統(tǒng)有 強(qiáng)而有力的控制能力，但對(duì)于過(guò)于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無(wú)能為力了。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 Simulink。 由此可見，與科學(xué)技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)在運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的研究和應(yīng)用方面還有較大差距。但是在運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品的開發(fā)上，國(guó)內(nèi) 仍處于落后位置，固高科技有限公司從二十世紀(jì)末開始開發(fā)并生產(chǎn)開放型的運(yùn)動(dòng)控制器，緊跟其后，國(guó)內(nèi)的幾家公司都逐步進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，可實(shí)際上，能夠真正自主開發(fā)的公司還是比較少的，他們中的大多數(shù)實(shí)際上是把外國(guó)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)進(jìn)行推廣。 美國(guó)政府從 1987 年開始研究開放式的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。最早的運(yùn)動(dòng)控制器不需要其他的處理器及操作系統(tǒng)的支持，它能夠單獨(dú)地完成運(yùn)動(dòng)控制等功能，是 一個(gè)不需要依靠其他控制器而運(yùn)行的控制器。接著，我們采用 模糊控制算法， 利用 九級(jí)限速控制 規(guī)則 ，實(shí)現(xiàn) 空氣浮球位置控制系統(tǒng) 閉環(huán)設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 I 摘要 空氣浮球位置控制系統(tǒng)是一個(gè)非線性、多因素影響的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。 最后，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需要，我們?cè)谠撓到y(tǒng)中加入 A/D轉(zhuǎn)換、 D/A轉(zhuǎn)換和雙線性低通濾波設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)更加貼近現(xiàn)實(shí)情況。這種類型的運(yùn)動(dòng)控制器之所以成為能夠獨(dú)立運(yùn)行的控制器，是因?yàn)槠渲饕δ芡ǔＲ呀?jīng)根據(jù)應(yīng)用技術(shù)的要求設(shè)計(jì)了所需要的功能，用戶只要根據(jù)要求編寫所需要的文件，然后傳送給控制器，控制器就可以完成相關(guān)的動(dòng)作。該計(jì)劃在基于開放式的結(jié) 構(gòu)控制器基礎(chǔ)上從而規(guī)定了開放式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)規(guī)格。 “八五 ”期間，在國(guó)內(nèi)眾多科學(xué)研究者的不斷地努力下，成功地開發(fā)了數(shù)控平臺(tái)和藍(lán)天型、華中型、航天型、中華型等 4 種系統(tǒng)，這些系統(tǒng)采用基于模塊化基礎(chǔ)上的嵌入式的軟、硬件結(jié)構(gòu) 。 課題背景和意義 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 2 析的集成環(huán)境。 利用模糊數(shù)學(xué)的基本思想和理論的控制方法。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 4 3 空氣浮球運(yùn)動(dòng)控制開環(huán)系統(tǒng)分析 與設(shè)計(jì) 空氣浮球 的受力 分析 本系統(tǒng)是將空氣浮球置于管道中，通過(guò)分析得到 空氣浮球在管道中運(yùn)動(dòng)受到風(fēng)扇氣流的吹力、空氣阻力以及自身重力的三個(gè)主要因素的影響（忽略管壁對(duì)浮球產(chǎn)生的摩擦力）?！諝饷芏?；——風(fēng)壓；—式中w in d ??WP 得，吹力公式為 AWPF ?? —空氣浮球的截面積。 該直流電機(jī)銘牌如下： 電壓 V 電流 A 功率 W 轉(zhuǎn)速 RPM 風(fēng)量 CFM 12 9 18000 選擇限額為 g500 ，精確度為 的電子稱對(duì)微型風(fēng)扇風(fēng)力進(jìn)行測(cè)定，見 33圖 。同時(shí)系統(tǒng)模型參數(shù)見 23表 所示，測(cè)定結(jié)果見 33表 所示。 控 制 器 受 控 平 臺(tái)給 定 高 度 實(shí) 際 高 度 其中將 ）式（ 轉(zhuǎn)化為 22dtHdmFF real?? ?和 拉普拉斯變換得： 22 00 2 11)( )( smssF sH re al ??和 控制器的設(shè)計(jì) 控制器設(shè)計(jì)方案為采用電壓 PWM 波脈寬調(diào)制的方法調(diào)節(jié)輸出電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)風(fēng)扇的吹力。主程序設(shè)計(jì)見 73圖 ，同時(shí)為驗(yàn)證模塊的正確性，我們將測(cè)試 V12 電壓調(diào)制成 V6 電壓的仿真波形，見 83圖 。在趨于穩(wěn)定時(shí)我們可以將小球近似看作進(jìn)入運(yùn)動(dòng)速度為 sm/0 ，受 力為 windFmg? 的平衡狀態(tài)。 在創(chuàng)建并更新好各數(shù)據(jù)文件之后，我們利用 simulink 仿真平臺(tái)下的 1D Lookup Table模塊將數(shù)據(jù)表內(nèi)容一一對(duì)應(yīng)。說(shuō)明：在仿真過(guò)程中因?yàn)樾∏虺^(guò)一定高度， windv 會(huì)出現(xiàn)賦值，而現(xiàn)實(shí)情況下 windv 應(yīng)該逐漸減小到 0。為解決該問(wèn)題，我們利用判零比較器 Switch 模塊 ，判斷小球速度是否為負(fù)（反向），若為負(fù)，則在 2v 之前乘以 1。說(shuō)明：此開環(huán)系統(tǒng)只針對(duì)風(fēng)扇電壓占空比大于等于 %14 的情況，即管口吹力大于等于小球重力的情況， %13~%0 占空比因無(wú)法吹動(dòng)小球，作忽略處理。 控 制 器 受 控 平 臺(tái)實(shí) 際 高 度給 定 高 度推 理 機(jī) （ 包 含 數(shù) 據(jù)庫(kù) 和 規(guī) 則 庫(kù) ）屬 于?? )( te 其中在閉環(huán)系統(tǒng)方框圖中控制器部分，根據(jù)我們采用的模糊控制算法，我們需要構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中用來(lái)存儲(chǔ)用來(lái)分析小球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，規(guī)則庫(kù)則用來(lái)制定規(guī)則。設(shè)計(jì)模塊見 24圖 。//輸入小球?qū)嶋H速度 real_T *y = ssGetOutputPortSignal(S,0)。//輸出風(fēng)力為 0N } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 21 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]amp。 } } } 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 22 閉環(huán)系統(tǒng)驗(yàn)證 最后，小球運(yùn)動(dòng)控制閉環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)全部完成，見 34圖 。即模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再將采集到的數(shù)字量利用轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)化成實(shí)際值。我們?cè)O(shè)置采樣周期為 ms1 ， VVREF 5? (因?yàn)椴杉降母叨葻o(wú)法超過(guò) m5 ，且 Vm 11 ?假定 )，測(cè)得數(shù)字量 D 輸出波形見 45圖 ，為了方便與實(shí)際波形（采用 實(shí)際波形，見 55圖 ）對(duì)比，我們?cè)僦苯哟罱?D/A 轉(zhuǎn)換平臺(tái)，用示波器觀察見 65圖 ，經(jīng)驗(yàn)證，轉(zhuǎn)換后的波形含有采樣零階保持環(huán)節(jié)（為 采樣周期ms1 ），與源波形大體一致，符合 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換要求。經(jīng)驗(yàn)證，濾波效果較好，基本不含雜波。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 32 參考文獻(xiàn) [1] 于海生 ． 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M] ． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020:102103. [2] 顧德英 ， 羅云林，馬淑華 ． 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M] ． 北京 ： 北京郵電大學(xué)出版社 ， 2020:78. [3] 劉衛(wèi)國(guó) ． MATLAB 程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M] ． 北京 ： 高等教育出版社 ， 2020:33. [4] 丁玉美，高西全 .數(shù)字信號(hào)處理 [M]. 西安電子科技大學(xué)出版社 , 2020:47. [5] 劉丁 .自動(dòng)控制理論 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020:78. [6] 趙近芳 .大學(xué)物理學(xué)（上冊(cè)） [M].北京 :北京郵電大學(xué)出版社 ,2020:45. [7] 周永正 .數(shù)學(xué)建模 [M].同濟(jì)大學(xué)出版社 ,2020:74. [8] 劉金琨 .先進(jìn) PID 控制及其 MATLAB 仿真 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020:53. [9] 徐洪慶 .三相 PWM 整流系統(tǒng)研究 [D].哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué) ,. [10] 蓋云英 ,包格軍 .復(fù)變函數(shù)與積分變換 [M].北京 :北京科學(xué)出版社 ,2020:65.