【正文】 受控平臺的設(shè)計 首先根據(jù) ）式（ 搭建 windF 風(fēng)力仿真平臺，見 143圖 。 規(guī)則庫的設(shè)計 在進行規(guī)則庫的設(shè)計時，我們發(fā)現(xiàn)小球的質(zhì)量過輕，導(dǎo)致短時間內(nèi)加速度過大，不易減速，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的波形震蕩，為此我們再設(shè)計小球運動控制規(guī)則時，以限速為主要前提，采用九級限速，速度逐級遞減，從最初的允許最大速度為 sm/ 到最終允許最大速度為 sm/ ，同時高度誤差小于 cm2 ，采用平衡吹力的方式，即在給定高度滿足 windFmg?關(guān)系。 //三級限速 if(u1[0]||u3[0])//當(dāng)高度超過給定高度 { y[0]=0。 //七級限速 if(u1[0]||u3[0]) { y[0]=0。 根據(jù)查閱文獻資料可知， A/D 轉(zhuǎn)換公式為 R EF)12(VVD n ?? 模擬量 芯片的位數(shù)——應(yīng)與控制器同電壓）芯片采用的參考電壓（——示）般以模擬電壓的形式表—采集到的模擬量（一——轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量—式中模擬量DAnDAVVDREF/ / 同時 D/A 轉(zhuǎn)換公式為 12nREF DVV ?模擬量 我們利用 )(式 搭建 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器見 15圖 ，利用 )(式 搭建 16 位 A/D 轉(zhuǎn) 換器見25圖 ，整體圖見 35圖 （實際情況下，可以綜合精度和成本原因，選擇 12 位芯片） 。%空氣密度（室溫 22攝氏度） A=。%關(guān)閉打開文件 F0=DutyCycle*20*g/1000。%以讀寫方式創(chuàng)建或打開 dlmwrite(39。%將占空比保留兩位 fid=fopen(39。 load 。,F0forHGiven)。39。%以讀寫方式創(chuàng)建或打開 dlmwrite(39。 clear。 圖 43 閉環(huán)系統(tǒng)整體設(shè)計圖 圖 44 小球 波形圖 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 23 圖 44 小球 波形圖 圖 44 小球 波形圖 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 24 5 系統(tǒng)現(xiàn) 實 環(huán)境的 改進 A/D 轉(zhuǎn)換和 D/A 轉(zhuǎn)換 在現(xiàn)實情況下，傳感器采集到的模擬量是無法直接傳給控制器的，必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。 //六級限速 if(u1[0]||u3[0]) { y[0]=0。 //二級限速 if(u1[0]||u3[0])//當(dāng)高度超過給定高度 { y[0]=0。在改造的過程中，由于實際原因，尚存在許多系統(tǒng)參數(shù)無法測定或者測定方式及其復(fù)雜，理論的精確控制難以實現(xiàn)，所以我們決定采用簡化的模糊控制算法來進行系統(tǒng)的閉環(huán)控制，見 14圖 。由此，我們可以分別將給 定高度對應(yīng)的 0wF 、占空比計算出來，并利用程序存入分別 和 文本文件中，程序見 93圖 。 在測定過程中，我們將利用 ）式（ 、 ）式（ 和 ）式（ 進行計算，同時在用電子稱 表 31 直流風(fēng)扇銘牌參數(shù) ）式（ ）式（ ）式（ ）式（ 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 6 測定風(fēng)力時，統(tǒng)一距離電子稱約 cm2 ，管道長度為 cm71 。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(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無能為力了。 美國政府從 1987 年開始研究開放式的運動控制系統(tǒng)。 最后，根據(jù)現(xiàn)實的需要，我們在該系統(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，使系統(tǒng)仿真設(shè)計更加貼近現(xiàn)實情況。 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(shè)計 2 析的集成環(huán)境。——空氣密度；——風(fēng)壓；—式中w in d ??WP 得，吹力公式為 AWPF ?? —空氣浮球的截面積。主程序設(shè)計見 73圖 ，同時為驗證模塊的正確性，我們將測試 V12 電壓調(diào)制成 V6 電壓的仿真波形，見 83圖 。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(fù)（反向），若為負(fù)，則在 2v 之前乘以 1。//輸入小球?qū)嶋H速度 real_T *y = ssGetOutputPortSignal(S,0)。 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 21 } } if(u1[0]=amp。 } } if(u1[0]amp。經(jīng)驗證，濾波效果較好，基本不含雜波。%小球的重力 v_balance=sqrt(2*BallGravity/(rho*A))。)。 fid=fopen(39。%以讀寫方式創(chuàng)建或打開 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 34 dlmwrite(39。,DutyCycleforF0)。,39。39。%設(shè)置占空比 fid=fopen(39。但是由于我們采用了限速算法，使得整個閉環(huán)系統(tǒng)無法做到快速性，同時由于缺乏大量數(shù)據(jù)作為判斷依據(jù)，系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下也始終一直在小幅度上下震蕩，穩(wěn)態(tài)誤差較大，在給定高度較低的情況下，尤為突出。u1[0]=) { y[0]=。u1[0]) { y[0]=。//輸出管口風(fēng)力為對應(yīng)平衡力 } if(u1[0])//當(dāng)高度差大于 { y[0]=。 圖 315 空氣阻力 f 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 15 圖 316 受控平臺整體仿真圖 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 16 開環(huán)系統(tǒng)驗證 最后，整個開環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)搭建完畢，見 173圖 。 圖 36 PWMVoltage 模塊圖 圖 35 電壓占空比與實際風(fēng)力對應(yīng)關(guān)系 ）式（ 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 9 在設(shè)計完電壓 PWM 脈寬調(diào)制器后，接下來我們將分析最終實際高度 realH 和管口風(fēng)力圖 38 示波器顯示波形 圖 37 PWM 調(diào)制主程序 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 10 0wF 的關(guān)系?！諝飧∏蛏仙膶嶋H—數(shù)；—風(fēng)速與高度的比例系——管道口的初始風(fēng)速；—式中r e a lw in dwHKv 0 由 ）式（ 、 ）式（ 和 ）式（ 可得 ? ? AHKAWPF re alw in dw 2021 ???? ?? ?? AFWPv wind 22 ?? 下面根據(jù)實際硬件實物進行對風(fēng)速與高度的比例系數(shù) windK 測定。 Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際 、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點 Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。 2 系統(tǒng)概述 ..................................................................................................................................... 3 3 空氣浮球運動控制開環(huán)系統(tǒng)分析與設(shè)計 ................................................................................. 4 空氣浮球 的受力 分析 ...........................