smith預(yù)估器控制設(shè)計【計算機(jī)課程設(shè)計專用】-展示頁
2025-02-16 15:32本頁面
【正文】 sG ??)(TD ( z ) )( zD ?E ( z )U ( z )Z O HT TTG ( s ) 圖 3 帶 Smith 純滯后補(bǔ)償?shù)挠嬎銠C(jī)控制系統(tǒng)框圖 其中： sTKsG 110 1)( ?? lT?? sp esGsG ??? )()( sTssh esTs eKesGsGsG ?? ??????? )1( )1()()()( 110 （ 4） )1)(()( sp esGsD ?? ??? （ 5） )]1()1( )1([)]([)( 11 sTs esTs eKZsDZzD ??? ?? ????? （ 6） ])1( 1[)1)(1( 111 sTsZzzK l ???? ?? )111 1)(1)(1(11111 ????? ?????? zezzzK TTl 令 1TTea ?? ， )1( 11 TTeKb ??? 則 111 )1()(??? ? ?? az zbzzD l? （ 7） Smith 預(yù)估器（純滯后補(bǔ)償器）的框圖： 111 ??? azbzlz ??1U ( z ) C ( z )C 1 ( z ) 圖 4 Smith 預(yù)估器的框圖 )1()( )(1 lzzC zC ??? 且 111 1)( )( ???? azbzzU zC 可得 )()()1( )()1()( 111 1 kubzkcaz kczkcl????? ?? （ 8） 故 )1()1()( )()()( 11 11 ???? ??? kackbukc lkckckc （ 9） 由上一步所得的數(shù)據(jù)： T=， 6?? ， 1 5T ? ， 12l? ， 1 18K ? 解得如下數(shù)據(jù)： 1 ???， 11(1 ) TTb K e ?? ? ? 則 1 1 1 2 1 1 31 1 1( 1 ) 1 . 7 ( 1 ) 1 . 7 1 . 7() 1 1 0 . 9 1 0 . 9lb z z z z z zDz a z z z?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? (10) 1111( ) ( ) ( 1 2 )( ) 1 . 7 ( 1) 0 . 9 ( 1)c k c k c kc k u k c k? ? ?? ? ? ? (11) 由此可得到： 11( ) 1 . 7 ( 1 ) 0 . 9 ( 1 ) ( 1 2 )c k u k c k c k? ? ? ? ? ? (12) 由此可見， Smith 補(bǔ)償器的差分方程有 1( 12)ck? 項，即存在滯后 12 拍的信號，因此產(chǎn)生純滯后信號對純滯后補(bǔ)償控制是至關(guān)重要的。 Matlab 系統(tǒng)仿真 本系統(tǒng)采用 PI控制方法， 用 matlab 下的 Simulink工具箱搭建閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加以 1V 的階躍信號， PI 控制器系數(shù) ?pK ， ?iT 12s，取反饋系數(shù)為 1，采樣時間為 ，仿真時間為 500s。 四、 電路設(shè)計及元件選型 控制器部分需要 AD 轉(zhuǎn)換器， DA 轉(zhuǎn)換器，反相器，運(yùn)算放大器，單片機(jī)。它是由單一的 +5V電源供電。ADC0809 完成一次轉(zhuǎn)換需 100us 左右，它具有 TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到 AT89C51 單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上。 逐次逼近式速度較高，比較簡單，而且價格也不是很高，因此是微型計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最為常用的一種 A/D 轉(zhuǎn)換器。 (2) 由于 ADC0809 需要 500KHz 的時鐘源，利用單片機(jī) AT89S52 的 ALE 引腳輸出的脈沖信號其頻率為單片機(jī)工作晶振的六分之一，此處單片機(jī)采用 12MHz的晶振，則需經(jīng)過 4 分頻后供給 ADC0809 的 CLK 端。 (4)AD 采樣值為系統(tǒng)的偏差信號，有正負(fù)兩種情況，故選擇 ADC0809 的參考電壓為正負(fù) 5V。 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果由 P0口讀入，故將 AD 轉(zhuǎn)換器的輸出與單片機(jī) P0 口相連，高低位依次相連 經(jīng)以上分析，設(shè)計 AD 轉(zhuǎn)換器的接口電路如圖所示： 注意： ADC0809 對輸入模擬量要求信號單極性，電壓范圍是 05V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)保持不變，若模擬量變化太快則需在輸入前加采樣保持電路。 (2)選擇 DAC 為單緩沖方式，即輸入寄存器工作于受控狀態(tài)， DAC 寄存器處于直通狀態(tài)，由 DAC0832 的引腳特性，將 DAC0832 的引腳接發(fā)如下： CS：片選端，低電平有效，直接接低電平 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效，直接接高電平。 XFER：數(shù)據(jù)傳送控制，低電平有效，故直接接地。其輸入 為上升沿時，將輸入數(shù)據(jù)鎖存到 DAC 寄存器，故將該腳與單片機(jī) 口相連，由程序控制 DA 轉(zhuǎn)換的時間。 經(jīng)以上分析，設(shè)計 DA 轉(zhuǎn)換器的接口電路如圖所示： X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P
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