本文档为《计算机控制》课程中的作业项目，专注于最小拍控制系统的开发与实现，探讨了如何通过最少的控制动作达到系统稳定。
《计算机控制》课程设计报告
题目：最小拍控制设计
姓名：
学号：
日期：2014年7月4日
**任务书**
| 学 号 | 班 级 | 学 生 |
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指导教师：
题 目 ：最小拍控制设计
设计时间 ：2014年6月27日至2014年7月4日，共一周
**设计要求**
任务：设单位反馈线性定常离散系统的连续部分和零阶保持器的传递函数分别为G(s)、H(z)，采样周期T=0.05s。设计数字控制器D(z)，使系统在单位阶跃输入时实现最小拍无波纹控制。
**方案设计**
一、题目分析
设单位反馈线性定常离散系统的连续部分和零阶保持器的传递函数分别为G(s) 与 H(z)，采样周期T=0.05s。任务是设计数字控制器D(z)，使系统在单位阶跃输入时实现最小拍无波纹控制。
二、控制系统设计
1. 被控对象特性
- 图1：被控对象整体框图。
- 图2至图4展示不同视角下的波特图与Nyquist图，展示了系统的频率响应特性。
- 图5显示了系统输出曲线的时域表现形式。
2. 采样周期T的选择
当取采样周期T=0.05s时，经过理论验证表明，在两拍后系统无波纹，达到无波纹输出的时间t为0.1秒。这满足控制器的设计要求。
3. 计算最小拍无波纹控制器
- 通过Matlab计算带零阶保持器的广义被控对象模型，并进行z变换得到传递函数G(z)。
- 根据G(z)，设计单位阶跃输入r(t)=1时，闭环脉冲传递函数和误差脉冲传递函数。进而确定无波纹最小拍控制器D(z)。
4. 控制系统框图
- 图6提供了整个控制系统的整体结构图。
5. 仿真结果
- 利用Matlab观察阶跃输入响应曲线（见图7）；其显示2拍后输出跟随输入，满足设计要求。
- 同样使用Simulink进行仿真实验，并展示了系统输出、误差及控制器的输出曲线。
三、硬件电路设计与元件选型
控制系统主要由AD转换器、DA转换器和AT89C51单片机构成。模数转换芯片采用ADC0808，数字模拟转换芯片选用DAC0832。
- 图14展示了整个系统的结构图。
四、总结及心得
通过本次课程设计，掌握了最小拍控制的设计方法，并能利用Matlab和Proteus软件进行系统仿真与电路绘制。对控制系统理论知识有了更深入的理解，在实践中提高了分析问题解决问题的能力。
5星
