【正文】 load 。 load 。%關(guān)閉打開文件 load 。,DutyCycleforF0)。%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。w+39。39。%計算給定高度對應(yīng)占空比的值 DutyCycleforF0=round(DutyCycleforF0*100)/100。%更新 F0forHGiven值 fclose(fid)。39。)。,39。 fid=fopen(39。%更新 HGiven值 fclose(fid)。39。)。,39。%設(shè)置給定高度區(qū)間 fid=fopen(39。%更新 F0值 fclose(fid)。39。)。,39。%設(shè)置管口吹力 fid=fopen(39。%更新 DutyCycle值 fclose(fid)。39。)。,39。%設(shè)置占空比 fid=fopen(39。%小球的重力 v_balance=sqrt(2*BallGravity/(rho*A))。%重力加速度 m=。%小球截面積 Cd=。%風(fēng)速與高度的比例系數(shù) rho=。 Vref=12。 close all。 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 32 參考文獻 [1] 于海生 ． 計算機控制技術(shù) [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(shù) [M] ． 北京 ： 北京郵電大學(xué)出版社 ， 2020:78. [3] 劉衛(wèi)國 ． MATLAB 程序設(shè)計與應(yīng)用 [M] ． 北京 ： 高等教育出版社 ， 2020:33. [4] 丁玉美，高西全 .數(shù)字信號處理 [M]. 西安電子科技大學(xué)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(xué)物理學(xué)（上冊） [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].同濟大學(xué)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(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. 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 33 附錄 程序運行說明 本課程設(shè)計程序均在 windows 7 系統(tǒng)軟件， MATLAB 2020b 應(yīng)用軟件下運行，運行時必須先運行 文件。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。經(jīng)驗證，濾波效果較好，基本不含雜波。 根據(jù)雙線性變換公式 11112?????? zzTs msT 1 —采樣周期—式中 將110?ws雙線性變換得 1001)21()21(1zTwTwz???? ? 同樣，我們選取給定高度為 且經(jīng)過 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換后的波形，波形 圖見 45圖 。我們設(shè)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(shù)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(zhuǎn)換平臺，用示波器觀察見 65圖 ，經(jīng)驗證，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。為了方便對我們改造后的線路進行驗證比對，已經(jīng)進行改造的線路不再接入原先的系統(tǒng)，直接接入示波器，測出波形。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)化成實際值。 說明：此閉環(huán)系統(tǒng)同樣也只針對風(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 占空比因無法吹動小球，作忽略處理。 } } } 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)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(jīng)全部完成，見 34圖 。u1[0]=) { y[0]=。 } } if(u1[0]amp。u1[0]) { y[0]=。 } } if(u1[0]=amp。u1[0]) { y[0]=。 } } if(u1[0]=amp。u1[0]) { y[0]=。 } } if(u1[0]=amp。u1[0]) { y[0]=。 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 21 } } if(u1[0]=amp。u1[0]) { y[0]=。 } } if(u1[0]=amp。u1[0])//當(dāng)高度差大于 { y[0]=。 } } if(u1[0]=amp。u1[0])//當(dāng)高度差大于 { y[0]=。//輸出風(fēng)力為 0N } } if(u1[0]=amp。//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]=。//輸入小球?qū)嶋H速度 real_T *y = ssGetOutputPortSignal(S,0)。//輸入高度差 const real_T *u2 = (const real_T*) ssGetInputPortSignal(S,1)。設(shè)計模塊見 24圖 。所以，我們在開環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，只需對 規(guī)則庫進行設(shè)計。 控 制 器 受 控 平 臺實 際 高 度給 定 高 度推 理 機 （ 包 含 數(shù) 據(jù)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(jù)我們采用的模糊控制算法，我們需要構(gòu)建數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫，數(shù)據(jù)庫中用來存儲用來分析小球運動狀態(tài)的數(shù)據(jù)，規(guī)則庫則用來制定規(guī)則。為了減小穩(wěn)態(tài)誤差和系統(tǒng)的超調(diào)量，使系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)能穩(wěn)定運行，達到滿意的效果，我們將對開環(huán)系統(tǒng)進行閉環(huán)改造。說明：此開環(huán)系統(tǒng)只針對風(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 占空比因無法吹動小球，作忽略處理。 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 。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。 圖 313 開環(huán)控制器整體設(shè)計圖 圖 312 DutyCycle與 F0對應(yīng)關(guān)系 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 13 圖 314 windF 風(fēng)力仿真 計算機控制系統(tǒng)課程設(shè)計 14 然后我們根據(jù) ）式（