【正文】 轉換；最后是雙線性濾波設計。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對于明確系統(tǒng)有 強而有力的控制能力，但對于過于復雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無能為力了。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于 Simulink。 由此可見，與科學技術比較發(fā)達的國家相比，國內在運動控制技術的研究和應用方面還有較大差距。但是在運動控制器產品的開發(fā)上，國內 仍處于落后位置，固高科技有限公司從二十世紀末開始開發(fā)并生產開放型的運動控制器，緊跟其后，國內的幾家公司都逐步進入這個領域，可實際上，能夠真正自主開發(fā)的公司還是比較少的，他們中的大多數實際上是把外國生產出來的產品在國內進行推廣。 美國政府從 1987 年開始研究開放式的運動控制系統(tǒng)。最早的運動控制器不需要其他的處理器及操作系統(tǒng)的支持，它能夠單獨地完成運動控制等功能，是 一個不需要依靠其他控制器而運行的控制器。接著，我們采用 模糊控制算法， 利用 九級限速控制 規(guī)則 ，實現 空氣浮球位置控制系統(tǒng) 閉環(huán)設計。計算機控制系統(tǒng)課程設計說明書 I 摘要 空氣浮球位置控制系統(tǒng)是一個非線性、多因素影響的動態(tài)系統(tǒng)。 最后，根據現實的需要，我們在該系統(tǒng)中加入 A/D轉換、 D/A轉換和雙線性低通濾波設計，使系統(tǒng)仿真設計更加貼近現實情況。這種類型的運動控制器之所以成為能夠獨立運行的控制器，是因為其主要功能通常已經根據應用技術的要求設計了所需要的功能，用戶只要根據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的動作。該計劃在基于開放式的結 構控制器基礎上從而規(guī)定了開放式系統(tǒng)的標準結構規(guī)格。 “八五 ”期間，在國內眾多科學研究者的不斷地努力下，成功地開發(fā)了數控平臺和藍天型、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上的嵌入式的軟、硬件結構 。 課題背景和意義 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分計算機控制系統(tǒng)課程設計 2 析的集成環(huán)境。 利用模糊數學的基本思想和理論的控制方法。因此便嘗試著以模糊數學來處理這些控制問題。 計算機控制系統(tǒng)課程設計 4 3 空氣浮球運動控制開環(huán)系統(tǒng)分析 與設計 空氣浮球 的受力 分析 本系統(tǒng)是將空氣浮球置于管道中，通過分析得到 空氣浮球在管道中運動受到風扇氣流的吹力、空氣阻力以及自身重力的三個主要因素的影響（忽略管壁對浮球產生的摩擦力）?！諝饷芏?；——風壓；—式中w in d ??WP 得，吹力公式為 AWPF ?? —空氣浮球的截面積。 該直流電機銘牌如下： 電壓 V 電流 A 功率 W 轉速 RPM 風量 CFM 12 9 18000 選擇限額為 g500 ，精確度為 的電子稱對微型風扇風力進行測定，見 33圖 。同時系統(tǒng)模型參數見 23表 所示，測定結果見 33表 所示。 控 制 器 受 控 平 臺給 定 高 度 實 際 高 度 其中將 ）式（ 轉化為 22dtHdmFF real?? ?和 拉普拉斯變換得： 22 00 2 11)( )( smssF sH re al ??和 控制器的設計 控制器設計方案為采用電壓 PWM 波脈寬調制的方法調節(jié)輸出電壓，進而調節(jié)風扇的吹力。主程序設計見 73圖 ，同時為驗證模塊的正確性，我們將測試 V12 電壓調制成 V6 電壓的仿真波形，見 83圖 。在趨于穩(wěn)定時我們可以將小球近似看作進入運動速度為 sm/0 ，受 力為 windFmg? 的平衡狀態(tài)。 在創(chuàng)建并更新好各數據文件之后，我們利用 simulink 仿真平臺下的 1D Lookup Table模塊將數據表內容一一對應。說明：在仿真過程中因為小球超過一定高度， windv 會出現賦值，而現實情況下 windv 應該逐漸減小到 0。為解決該問題，我們利用判零比較器 Switch 模塊 ，判斷小球速度是否為負（反向），若為負，則在 2v 之前乘以 1。說明：此開環(huán)系統(tǒng)只針對風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 占空比因無法吹動小球，作忽略處理。 控 制 器 受 控 平 臺實 際 高 度給 定 高 度推 理 機 （ 包 含 數 據庫 和 規(guī) 則 庫 ）屬 于?? )( te 其中在閉環(huán)系統(tǒng)方框圖中控制器部分，根據我們采用的模糊控制算法，我們需要構建數據庫和規(guī)則庫，數據庫中用來存儲用來分析小球運動狀態(tài)的數據，規(guī)則庫則用來制定規(guī)則。設計模塊見 24圖 。//輸入小球實際速度 real_T *y = ssGetOutputPortSignal(S,0)。//輸出風力為 0N } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 計算機控制系統(tǒng)課程設計 21 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]amp。 } } } 計算機控制系統(tǒng)課程設計 22 閉環(huán)系統(tǒng)驗證 最后，小球運動控制閉環(huán)系統(tǒng)已經全部完成，見 34圖 。即模擬量轉換成數字量，再將采集到的數字量利用轉換公式轉化成實際值。我們設置采樣周期為 ms1 ， VVREF 5? (因為采集到的高度無法超過 m5 ，且 Vm 11 ?假定 )，測得數字量 D 輸出波形見 45圖 ，為了方便與實際波形（采用 實際波形，見 55圖 ）對比，我們再直接搭建 D/A 轉換平臺，用示波器觀察見 65圖 ，經驗證，轉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 轉換要求。經驗證，濾波效果較好，基本不含雜波。 計算機控制系統(tǒng)課程設計 32 參考文獻 [1] 于海生 ． 計算機控制技術 [M] ． 北京 ： 機械工業(yè)出版社 ， 2020:102103. [2] 顧德英 ， 羅云林，馬淑華 ． 計算機控制技術 [M] ． 北京 ： 北京郵電大學出版社 ， 2020:78. [3] 劉衛(wèi)國 ． MATLAB 程序設計與應用 [M] ． 北京 ： 高等教育出版社 ， 2020:33. [4] 丁玉美，高西全 .數字信號處理 [M]. 西安電子科技大學出版社 , 2020:47. [5] 劉丁 .自動控制理論 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020:78. [6] 趙近芳 .大學物理學（上冊） [M].北京 :北京郵電大學出版社 ,2020:45. [7] 周永正 .數學建模 [M].同濟大學出版社 ,2020:74. [8] 劉金琨 .先進 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 ,. [10] 蓋云英 ,包格軍 .復變函數與積分變換 [M].北京 :北京科學出版社 ,2020:65.