计算机控制技术实验报告 - 最少拍控制算法研究
本实验报告的主要目的是研究最少拍控制算法，并设计和实现无纹波控制系统。通过实验，我们可以学习和熟悉最少拍控制器的设计和算法，並研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成。
一、实验目的
1. 学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；
2. 研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成；
3. 熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。
二、实验设备
1. THBDC-1 型控制理论·计算机控制技术实验平台
2. PCI-1711 数据采集卡一块
3. PC 机 1 台（安装软件“VC++”及“THJK_Server”）
三、实验原理
最小拍系统在采样控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。在典型输入信号作用下，经过最少拍，使输出量采样时刻的数值能完全跟踪参考输入量的数值，跟踪误差为零的系统称为最少拍系统。计算机控制系统的方框图为图 4-1 最少拍计算机控制原理方框图。
四、最少拍控制算法
有限拍系统的闭环脉冲传递函数为：
H(z) = F(z) / D(z)
其中 F(z) 为 H(z) 的分子多项式，k 为某一整数。
五、无稳态误差的最小拍系统
为保证系统稳态误差为零且拍数最少，应取：
F(z) = k \* (1 - z^(-1))^(n-1)
其中 n 是对象和保持器的组合脉冲传递函数 G(z) 的分子和分母的阶次。
六、无纹波、无稳态误差的最少拍系统
用前述方法设计的最少拍控制系统，对于符合原设计的输入信号能很快地跟踪。然而，如果进一步用改进的 z 变换法来研究所设计的系统，就会发现问题。这种改进的 z 变换不仅能求出采样时刻的系统输出，而且可以研究采样间隔中，输出的变化情况。
七、结论
通过本实验，我们学习了最少拍控制算法，并设计和实现了无纹波控制系统。我们了解了最少拍系统的原理和设计方法，并研究了最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成。
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