基于Flex的Z域根轨迹在虚拟实验中的应用方法技术
【技术实现步骤摘要】
基于Flex的Z域根轨迹在虚拟实验中的应用方法
本专利技术涉及计算机控制系统的虚拟实验领域，尤其是涉及一种基于Flex的Z域根轨迹在虚拟实验中的应用方法。
技术介绍
计算机控制系统就是利用计算机来实现工业过程自动控制的系统，是通过与计算机交互，实现设计与分析采样系统。在面向控制学科的虚拟实验中，绝大多数的系统是基于反馈原理建立的自动控制系统，即闭环控制系统，就是通过比较系统输出值与期望值之间的偏差，并消除偏差以获得预期性能指标的系统。在闭环控制系统中，数字计算机可以作为一个控制器或补偿器。在计算机控制系统课程的学习中，学生需要通过虚拟实验学习描述及分析计算机控制系统性能指标的方法，从而设计出理想的控制器，使系统达到理想的性能指标。在计算机控制系统中，可以通过z域根轨迹方法来分析离散系统。MATLAB中许多函数可以用来设计与分析采样控制系统，在与其他编程语言结合方面，MATLAB可以和其他编程语言一起使用，可以调用FORTRAN或C程序，反过来FORTRAN或C也可以调用MATLAB程序，从而实现快速的编译程序。但是，MATLAB不能够与网络技术结合，这限制了其在虚...
【技术保护点】
一种基于Flex的Z域根轨迹在虚拟实验中的应用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)设置计算机控制系统参数；(2)绘制Z域根轨迹；(3)判断是否放大Z域根轨迹的图形及图标，若为是，执行步骤(4)，否则则执行步骤(5)；(4)放大Z域根轨迹，并执行步骤(5)；(5)确定计算机控制系统中控制器的增益值k；(6)在控制器中填入k值，运行计算机控制系统；(7)判断是否满足系统性能指标要求，若为是，结束，否则返回步骤(5)。
【技术特征摘要】
1.一种基于Flex的Z域根轨迹在虚拟实验中的应用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)设置计算机控制系统参数；(2)绘制Z域根轨迹；(3)判断是否放大Z域根轨迹的图形及图标，若为是，执行步骤(4)，否则则执行步骤(5)；(4)放大Z域根轨迹，并执行步骤(5)；(5)确定计算机控制系统中控制器的增益值k；(6)在控制器中填入k值，运行计算机控制系统；(7)判断是否满足系统性能指标要求，若为是，结束，否则返回步骤(5)；所述的设置计算机控制系统参数指通过Flex的数据可视化组件设置被控对象、采样时间以及选择控制器类型；所述的绘制Z域根轨迹包括以下步骤：1)获得计算机控制系统参数：设控制系统的传递函数分子系数依次为a1，a2,……am，传递函数分母系数依次为b1，b2,……bn，s为变量，则组成开环传递函数：2)建立闭环特征方程，对于单位负反馈系统，即被试验所使用的系统，有闭环传递函数则闭环特征方程为am+bn+(am-1+bn-1)s+(am-2+bn-2)s2+…+(a1+bn-m+1)sm-1+…+b1sn-1＝0；3)计算特征根及对应的控制器增益值k；4)初始化根轨迹图；5)绘制Z平面等阻尼线；6)绘制Z平面等频率线。2.根据权利要求1所述的一种基于Flex的Z域根轨迹在虚拟实验中的应用方法，其特征在于，所述计算特征根及对应的控制器增益值k包括以下步骤：1)计算加入控制器后的开环传递函数，设控制器传递函数为C(s)，控制对象传递函数为G(s)，则加入控制器后的开环传递函数为Gc(s)＝C(s)·G(s)；2)计算闭环传递函数特征多项式，与开环传递函数的关系：f＝d+k*n，其中f为特征方程，d为开环传递函数分母多项式，n为开环传递函数分子多项式，k为增益；3)计算特定增益值k时特征方程f的根，增益为事先决定的一个数值范围，在求解特征根的过程中，需要在该范围内取一定数目的k值，每个k值对应一组特征根，将不同k值下的特征根平滑连接可得到根轨迹；目前最高支持求解4阶特征方程的根；设特征方程具有如下形式f＝a1sn+a2sn-1+…+an3-1)特征方程为1阶时：特征根为r＝-a2/a13-2)特征方程为2阶时：特征根为3-3)特征方程为3阶时：首先，令B＝-a2/(3a1)三个根为：
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