计算机控制系统
实验报告
学院机电工程学院
专业电气工程及其自动化姓名__________________学号__________________
实验一
已知闭环Z 传递函数
32
1
() 1.40.070.26
W z z z z =
+-- （1） 判定系统的稳定性。
一、实验目的
1、掌握离散系统稳定的充要条件；
2、掌握稳定的物理意义；
a. 有界输入得到有界输出；
b. 李雅普诺夫稳定判据；
3、熟悉matlab 以及simulink 的基本应用。
二、实验设备
计算机、matlab2012a 软件
三、实验理论分析
判断系统的稳定性，可以通过分析闭环传递函数的极点分布情况判定。如果系统极点都在z 平面内单位圆内，则系统稳定，否者，系统不稳定。
另外，也可以通过matlab 软件仿真系统在阶跃函数下的输出波形，来判定系统是否稳定。
四、实验内容及步骤 1、实验内容：
（1）计算系统的极点分布，据此判断系统的稳定性；
（2）给出系统在特定输入作用的输出波形，并据此判断系统的稳定性。 2、实验步骤：
（1）用MATLAB 求出系统闭环传递函数的极点分布，算法及结果如下： >> a=1;
>> b=[1 1.4 -0.07 -0.26]; >> G=tf(a,b); >> G1=zpk(G) G1 =
1
----------------------- (s+1.3) (s+0.5) (s-0.4)
（2）用simulink 模块仿真单位阶跃信号下系统输出，结构框图及输出波形分别如下图a 和b 。
图a
图b
（3）根据李雅普诺夫判据验证系统抗干扰的能力，结构框图及系统输出如下图c，d所示。
图C
图 D
五、实验数据分析
(1) 由matlab 计算的系统闭环传递函数极点分布为-1.3、-0.5、0.4，由于存在z 平面内单位圆外的极点z=-1.3，所以该系统不稳定。
(2) 由simulink 仿真的系统单位阶跃信号作用下输出结果，以及李雅普诺夫判据可得，该系统输出不稳定，即该系统不稳定。
六、实验总结。
(3) 通过本次实验，更加掌握和了解了离散系统稳定充分必要条件，同时，
对系统是否稳定也有了更加深刻的认识。对于有界的输入信号，只有系统输出也是有界的，那么该系统才是稳定的系统。此外，我也更加熟悉了matlab 和simulink 的使用和一般操作。
实验二
(4) 如图所示，设010
()(1)G s s s =
+，T=1s ，输入为单位速度输入，设计最少拍
控制器D(z)。
一、实验目的
U (z )
u *(t ) E (z )
R (z )
e *(t ) y (t )
T
r (t ) e (t )
D (z )
T ZOH
G 0(s )
Y (z )
(5) 1、最少拍数字控制器的基本概念； (6) 2、掌握最少拍数字控制器的设计方法； (7) 3、了解最少拍数字控制器的不足之处。
(8) 4、掌握基本的matlab 以及simulink 在系统仿真中的应用。
二、实验设备
计算机、matlab2012a 软件
三、实验理论分析
(9) 由最少拍控制器设计方法可得系统在阶跃信号下理想闭环z 传递函数W(Z)=Z-1，以及闭环误差z 传递函数We(Z)=1-Z-1,则数字控制器D(z)=W(z)/(We(z)G(z))。
(10) 最受拍控制器可以在最少的时间周期内使系统输出的稳态误差为零。但由于最少拍控制器存在不足，所以这样设计得到的系统输出只能在采样时刻实现系统输出无稳态误差，而在采样时刻之间，输出存在误差。另外，这样设计的控制器的适应性比较差，他只能针对特定的输入可以实现在最少拍内输出无稳态误差，而对于其他输入信号则无法得到令人满意的输出结果。
四、实验内容及步骤 1、实验内容：
(1) 设计最少拍控制器，给出整个系统的simulink 仿真，观察系统的输出信号、误差信号以及控制信号；
(2) 给出最少拍控制器不足之处的实际证据； (3) 给出改进的最少拍控制器及其仿真结果。
2、实验步骤：
(11) 已知被控对象 )
368.0)(1()718.0(688.3)(--+=
Z Z Z
Z z G
根据最少拍控制器设计方法可得： 系统闭环Z 传递函数 W(Z)=Z -1
系统闭环误差Z 传递函数 W e (Z)=1-Z -1
最少拍控制器 )()()(1)(z G z W z W z D e e -=)
718.0)(1()
368.0)(5.0(543.0----=
z z z z 系统的simulink 仿真如下：
系统的输出信号、误差信号以及控制信号分别如下图a，b，c所示
图a 输出信号
图b 误差信号
图c 控制信号
(2) 系统在单位阶跃信号下的输出响应如下图d所示，由图a和图d可以看出系统在不同输入信号下的响应误差比较大。
对少拍系统的另一个不足之处是他只能在采样时刻实现输出无稳态误差，这可由图a，b和c可以看出。在采样时刻，系统的输出为理想的输出，而在采样时刻之间，系统输出的误差比较大。
图d
(3) 改进的无波纹最少拍控制器
另闭环传递函数W(z)中包含G(z)的全部零点，闭环误差传
函数We(z)中包含G(z)的不稳定极点，所求得的改进控制器)593.0)(1()
586.0)(368.0(383.0)(+---=
Z Z Z Z z D 。
Simulink 仿真以及仿真结果如下图e 和f 所示
图e
图f
五、实验数据分析
由最少拍控制器的输出波形可以看出，系统在最少拍内实现了采样时刻输出响应无稳态误差，但在采样时刻之间误差比较大，而且对不同输入信号，无法得到较理想的输出响应。通过改进以后，系统输出响应如图f 所示，不仅在采样时刻无稳态误差，而且在采样时刻之间也有比较理想的输出响应。
六、实验总结
通过本次实验，加深了我对最少拍控制器的理解，也对最少拍控制器的设计以及存在的不足之处有了更深一步的认识。同时，为了避免在采样时刻之间误差较大，以及对不同输入信号的适应性较差的不足，设计了改进型的控制器，使输出响应更加理想。
实验三 数字PID 控制
一、实验目的
（1）掌握PID 控制规律及控制器实现。 （2）对给定系统合理地设计PID 控制器。
（3）掌握对给定控制系统进行PID 控制器参数在线实验工程整定的方法。 （4）了解改进PID 算法的基本思想和程序实现。
二、实验设备
计算机、matlab2012a 软件
三、实验理论分析
PID 控制就是通过比例、积分、微分同时对系统进行控制作用。在PID 控制器的设计中主要是通过不断调整比例系数KP 、积分系数KI 、微分系数KD 的值直至得到理想的输出响应。
增大KP 可以加快系统的响应时间，减小稳态误差，但过大回事系统产生震荡，甚至不稳定。
减小KI 可以减小系统超调量，减小震荡，但系统稳态误差的消除减慢。 增大KD 可以加快系统响应，减小震荡，是系统稳定性增加，但过大会使系统稳定性降低。
参数整定的方法有试凑法、扩充临界比例度法、扩充响应曲线法。其中扩充临界比例度法和扩充响应曲线法所求得的参数在实际中并非一定适合，所以还要对其进行调整，知道能过得到理想的响应。
四、实验内容及步骤
1、实验内容
（1）已知
15
()(1)(3)
G s s s =
++
试分别用P 、PI 和PID 数字控制器校正系统，用试凑法整定控制器参数，比较三种控制器的控制性能。
（2）
已知控制对象的传递函数模型为:
210
()(1)(3)(5)
G s s s s =
+++ 试设计PI 控制器校正，并用扩充响应曲线法整定PI 控制器的Kp 和Ti ，绘制系统校正后的单位阶跃响应曲线。
（3）
已知被控对象的传递函数模型为
103210()45
s
e G s s s -=++
试设计PID 控制器校正，并用扩充临界比例度法整定PID 控制器的Kp 、Ti 和Td 。（注：由于延时较大，仿真时间需适当增加）
2、实验步骤
(1) P 控制的simulink 仿真，试凑法参数整定过程以及最终结果分别如下图 1.1,1.2,1.3,1.4所示。
图1.1 kp=1.4
图1.2 最终结果kp=1.4
图1.3 KP过小kp=0.4
图1.4 kp过大kp=1.8
PI控制的simulink仿真，试凑法参数整定结果分别如下图1.5,1.6所示。
图1.5 kp=0.3 ki=0.4
图1.6 kp=0.3 ki=0.4
PID控制的simulink仿真，试凑法参数整定结果分别如下图1.7,1.8所示。
图1.7 kp=0.35 ki=0.45 kd=0.05
图1.8 kp=0.35 ki=0.45 kd=0.05
三种控制器的比较如下图 1.9所示（注：粗实线为P控制，细实线为PI控制，点划线为PID控制）。
图1.9
(2)用扩充响应曲线法整定PI控制器的Kp和Ti，被控参数在阶跃输入作用下的响应曲线如下图2.1所示。
求得等效纯滞后时间τ=0.3，相等效时间常数Tm=1.8，比值Tm/τ=6。选取控制度为1.05，通过扩充响应曲线法整定计算公式表求得
采样周期T=0.10×0.3=0.03
比例系数kp=5.04
积分时间常数T I=1.02
积分系数K I=0.148
PI控制器的simulink仿真以及调整后的单位阶跃信号作用下系统的输出响应分别如下图2.2，2.3所示，最终比例系数kp=0.6，积分系数ki=0.8。图2.4和2.5分别为整定过程中系数过小和系数过大的输出响应。
图2.1 kp=0.6 ki=0.8
图2.2 τ=0.3 Tm=1.8
图2.3 kp=0.6 ki=0.8
图2.4 kp=0.5 ki=0.4
图2.5 kp=1.5 ki=0.8
(3)用扩充临界比例度法整定PID控制器的Kp、Ti和Td
选取采样周期Tmin=1s，让控制器做纯比例控制，使系统输出出现等幅振荡，输出响应如图3.1所示。此时比例控制系数kr=1.1068，等幅振荡周期Tr=2s，选取控制度Q=1.05，根据扩充临界比例度法整定计算公式表求得
采样周期T=0.028s
比例系数kp=0.0697
积分时间常数Ti=0.98
微分时间常数Td=0.28
积分系数K I=0.02
微分系数K D=6.97
PID控制的simulink仿真如图3.2所示，最终调整的系统输出响应如图3.3
所示，最终整定的个参数值为kp=0.07，K I=0.45，K D=0.06。图3.4和3.5分别为参数整定过程中响应过于剧烈和过于抑制的输出响应图。
图3.1 纯比例控制下等幅振荡
图3.2 PID控制器simulink仿真
图3.3 PID控制最终输出响应kp=0.07 K I=0.45 K D=0.06
图3.4 系统动态特性欠佳kp=0.1 K I=0.45 K D=0.2
图3.5 系统响应较慢kp=0.01 K I=0.1 K D=0.01
五、实验数据分析
(1) 由图1.2，1.3，1.4可以看出，过大的比例控制系数Kp会使系统震荡加剧，过小的Kp虽然减小了震荡，但是却增大了系统的稳态误差。
由图1.6 PI控制的输出响应可以看出，控制系数之间具有相互补偿的功能，一个系数的减小可由另一个系数的增大来弥补。
由图1.9对P，PI，PID三种控制方式的输出响应比较可得，P控制无法消除稳态误差，而且超调量很大，震荡剧烈。加入积分控制后有效的减下了超调，减小了震荡，使系统更加稳定，但是响应时间减慢。PID控制中，由于微分控制的加入使得系统响应时间加快，减小了震荡，使系统更加稳定。
(2) 实验内容(2)和(3)分别采用扩充响应曲线法和扩充临界比例度法对系统进行数字PID控制器参数的整定。由计算得到的个系数以及使系统最终稳定的系数相比较可知，这两种方法所求得的各系数在实际系统中并不能使系统得到稳定的输出响应，这时还需通过试凑法对各系数进行整定，使系统输出响应达到稳定。
六、实验总结
通过此次试验，我对什么是PID控制，PID控制的实现以及个参数的整定有了更加深刻的认识和掌握。
PID控制就是通过比例、积分、微分同时对系统进行控制。其中，比例控制能够加快系统响应，积分控制能减下超调量，微分控制能减小系统振荡。
PID控制的实现基本就是通过对比例系数kp、积分系数ki、微分系数kd进行不断调整，最终是系统达到理想的稳定输出。Kp、ki和kd三个系数之间有互补的作用，一个参数的减小可由另一个系数的增大来弥补。因此，能够使同一系统得到理想的响应的PID个参数并不唯一。此外，各系数的值都不能太大或太小，否者会使系统输出发散而不稳定或使输出响应过慢。
通过扩充响应曲线法和扩充临界比例度法计算得到的PID参数值并不能使系统输出稳定，有时还恰恰相反，会使系统不稳定因此还需通过试凑法对其进行调整，才能达到理想效果。
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中国石油大学计算机控制实验报告实验日期：2011.11.30 成绩： 班级：自动化08-4 姓名：陈方光学号：08071402 实验一基于NI6008的数据采集 1.实验目的： 理解基本计算机控制系统的组成，学会使用MATLAB和NI6008进行数据采集。 2.实验设备： 计算机控制实验箱、NI6008数据通讯卡、Matlab软件、计算机 3．实验内容： （1）使用计算机控制实验箱搭建二阶被控对象，并测试对象特性 （2）在Matlab中设计数字PID控制器，对上述对象进行控制 4. 实验步骤： （1）选择合适的电阻电容，参考如下电路结构图，在计算机控制实验箱上搭建二阶被控对象，使得其被控对象传递函数为 建议数值：R1=200kΩ，R2=200kΩ,C1=1μＦ，R4=300kΩ, R5=500kΩ，C2=1μＦ. （2）测试NI6008数据通讯卡，确保数据输入输出通道正常。
（3）使用MATLAB和OPC通讯技术进行数据采集: （4）编写程序，实现数据的定时采集和显示。 5.实验结果 1)测试NI6008数据通讯卡 首先将NI6008数据采集卡的AI负端与GND端短接，然后通过usb数据线连接计算机，打开opc端口调试工具，添加NI数据采集卡，添加自己所需的输入、输出端口，通过向输入端强制写入1，观察AO端口显示数据，能较精确的跟踪输入数据，该数据采集完好。 2)使用matlab和opc进行数据采集及其显示 在Matlab中读写数据： da = opcda(‘localhost’, ‘NI USB-6008.Server’); % 定义服务器 connect(da); %连接服务器 grp = addgroup(da); %添加OPC 组 itmRead = additem(grp,‘Dev1/AI0’); %在组中添加数据项 itmWrite = additem(grp,'Dev1/AO0'); %在组中添加数据项 r=read(itmRead); y(1)=r.Value; %读取数据项的值 Write(itmWrite,1); %向数据项中写值 disconnect(da); %断开服务器 关于定时器的问题 t = timer(‘TimerFcn’,@myread, ‘Period’, 0.2,‘ExecutionMode’,‘fixedRate’);%定义定时器 start(t) %打开定时器 out = timerfind; %寻找定时器 stop(out); %停止定时器 delete(out);%删除定时器 将读取的数据存储并动态显示于图中: function myread(obj,event) global tt k y da grp itmRead Ts itmWrite r=read(itmRead); k=k+1;
《大学计算机基础Ⅰ》课程 实验报告 (以上由学生填写） 西南大学计算机与信息科学学院 计算机基础教育系 2017年１２月8日 实验成绩记载 课程Array实验报告一 一、实验题目:Ｗin７得基本操作、文件管理与控制面板得使用 二、实验目得： 1．掌握“计算机"（资源管理器）得使用。 2．掌握文件与文件夹得基本操作。 3．了解显示属性得相关内容,掌握显示属性得设置。 4．掌握鼠标、键盘得属性设置。 5．掌握应用程序得添加/删除功能。 6．掌握输入法得设置方法.
7．掌握系统属性得设置方法。 8．掌握计算机名或域得查瞧及更改方法。 三、实验主要内容及过程(实验主要内容得介绍、主要得操作步骤） （列出实验主要内容通过截屏显示出操作过程以及实验结果) （一）文件与文件夹得管理 1、双击桌面上“计算机"→选择Ｄ盘→空白处右击选择“新建”重命名 文件夹→改名为“wiｎｄｏws练习”→双击“ｗindows练习"→右击空白处分别新建三个文件夹为“LX1”、“LX2”、“LX3”. 2、双击“C盘”打开→搜索框搜索“*、wmf”单击搜索按钮→选择任 意三个图片文件→右击→选择“复制”→粘贴至“LX1"文件夹中→并对三个文件分别重命名为“图片1、wmf”、“图片2、ｗmf”、“图片3、wmｆ”。 3、打开“ＬＸ1”文件夹→右击图片“1、ｗmf”→剪切→打开“LX2” 文件夹→右击空白处点击“粘贴”→选中剩下得两个文件→复制→打开“ＬX３”文件夹→右击选择“粘贴”→右击“LX2”选择“剪切” →打开“LX1”文件夹→右击选择“粘贴”
4、右击“LX3”文件夹→选择“属性”→选择“常规”属性卡→勾选“隐 藏”→右击“ＬX2"文件夹→选择“常规"属性卡→勾选“已读"
南京理工大学 动力工程学院 实验报告 实验名称最少拍 课程名称计算机控制技术及系统专业热能与动力工程 姓名学号 成绩教师任登凤
计算机控制技术及系统 一、 实验目的及内容 通过对最少拍数字控制器的设计与仿真，让自己对最少拍数字控制器有更好的理解与认识，分清最少拍有纹波与无纹波控制系统的优缺点，熟练掌握最少拍数字控制器的设计方法、步骤，并能灵巧地应用MATLAB 平台对最少拍控制器进行系统仿真。 （1） 设计数字调节器D(Z)，构成最少拍随动控制系统，并观察系统 的输出响应曲线； （2） 学习最少拍有纹波系统和无纹波系统，比较两系统的控制品质。 二、实验方案 最少拍控制器的设计理论 r (t ) c(t ) e*(t) D (z) E (z) u*(t) U (z) H 0(s )C (z) Gc (s ) Φ(z) G(z) R(z) 图1 数字控制系统原理图 如图1 的数字离散控制系统中，G C (S)为被控对象，其中 H(S)= (1-e -TS )/S 代表零阶保持器，D(Z)代表被设计的数字控制器，D(Z)的输入输出均为离散信号。 设计步骤:根据以上分析 1）求出广义被控对象的脉冲传递函数G (z ) 2）根据输入信号类型以及被控对象G (z )特点确定参数q, d, u, v, j, m, n 3）根据2）求得参数确定)(z e Φ和)(z Φ 4）根据 )(1) ()(1)(z z z G z D Φ-Φ= 求控制器D (z ) 对于给定一阶惯性加积分环节，时间常数为1S ，增益为10，采样周期T 为1S 的对象，其传递函数为：G C (S) =10/S(S+1)。 广义传递函数： G(z)=Z [])()(s G s H c ?=Z ?? ?????--)(1s G s e c Ts =10(1-z -1 )Z ??????+)1(12s s =3.68×) 368.01)(1() 717.01(1 111------+z z z z
《微机实验》报告 实验名称 KeilC的使用与汇编语言上机操作 指导教师刘小英 专业班级中法1201 姓名肖洋学号 U3 联系电话 一、任务要求 1.掌握KeilC环境的使用 1）字节拆分、合并：调试程序，观察相关寄存器和单元的内容。 2）数据块填充：调试程序，观察相关寄存器和单元的内容。 2. 编写两个十六位数的加法程序。 有两个十六位无符号数，分别存放在从20H和30H开始的数据区中，低八位先存，高八 位在后，和存于R3（高八位）和R4（低八位），进位位存于R2。 二、设计思路 1.字节拆分、合并程序：利用汇编语言中的 XCHD 和 SWAP 两个语句来实现将八位二进制 数拆分为两个四位二进制数并分别存储于不同的存储空间的功能，BCD 码与 30H 相或（加 上 30H）得到 ASCII 码。将两个 ASCII 码和 0FH 相与（高四位清零）得到 BCD 码，利 用 SWAP 语句将高位数放至高四位，将高位数和低位数相或可实现字节的合并。 2.数据块填充程序：将 R0 用作计数器，DPTR 用作片外数据指针，A 作为原始数据来源， 依顺序在片外的存储单元内容填充数据。利用循环语句来减少程序长度，并控制填充单 元个数为片外 100H 个。（通过 R0 的进位控制） 3.两个十六位数加法程序：把第一个十六位无符号数的地八位和高八位分别存于 20H 和 21H 中，把第二个十六位无符号数的地八位和高八位分别存于 30H 和 31H 中，对 20H 和 30H 中的两个低八位进行 ADD 加法操作，结果存于 R4 中；然后对 21H 和 31H 中的两 个高八位进行 ADDC 带进位的加法操作，结果存于 R3 中.然后将累加器 A 清零，并和#00H
《大学计算机基础Ⅰ》课程 实验报告手册 \ 实验教师（签字） 西南大学计算机与信息科学学院 计算机基础教育系 年月日
一、实验说明 本课程实验分为一般性实验（验证和简单设计）和综合性实验（课程设计）两部分。从第3周开始参考实验任务书（本报告中的五部分）完成每周规定的实验，并根据进度按要求认真填写本实验报告中的六、七部分，此实验报告将作为实验成绩评定的依据之一。 本课程实验从开课学期第3周开始实习，每周2学时，16周结束，共28学时。除统一安排的时间外，学生还可根据自己的实际适当安排课余时间上机。上机内容参见本报告中的“五、实验任务书”部分。 二、实验目的 通过本实验，让学生掌握计算机的基本操作和基本技能，能够学会知识的运用与积累，能够举一反三，具备一定的独立解决问题的能力和信心，培养学生熟练地使用常用软件的能力及严肃认真的科学作风，为今后的学习和工作打下良好的基础。 三、实验要求 1、每次实验课将考勤，并作为实验成绩的重要依据。 2、每次实验前学生必须充分准备每次的实验内容，以保证每次上机实验的效果。实验过程中必须独立完成。 3、学期结束时，每位同学应将自己的《实验报告》交各专业班长或学习委员，由班长或学习委员以专业为单位、按学号从小到大排列好统一交给实验指导老师，否则无实验成绩。 四、实验报告要求 一共要求填写3个阶段性实验报告、1个综合性实验报告和1份学期总结，与每份实验报告对应产生的电子文档交由实验老师指定的位置，该电子文档也将作为实验成绩评定的依据之一。 五、实验任务书 教材：《大学计算机基础》第五版高等教育出版社 实验参考书：《大学计算机基础实践教程》高等教育出版社 实验一：指法练习、汉字录入 实验目的： 1．掌握鼠标和键盘的使用及正确的操作指法。 2．掌握微型计算机的打开和关闭操作 3．熟悉键盘指法和文字录入 4．了解中英文切换，全半角的切换 实验任务： 1．参见实验参考书中的实验1-1-1中的[任务1]（7页） 2．参见实验参考书中的实验1-1-1中的[任务3]（7页） 实验二：Windows的基本操作和文件管理操作 实验目的： 1．掌握Windows的基本知识和基本操作 2．掌握“Windows资源管理器”和“我的电脑”的使用 实验任务： 1．参见实验参考书中的实验1-2-1中的全部任务（14页） 2．参见实验参考书中的实验1-2-2中的全部任务（18页）
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精品文档 实验一过程通道和数据采集处理 为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种测量参数按 要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，再转换成适合于对生产 过程进行控制的量。所以在微机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换的连 接通道，该通道称为过程通道。它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量 输入通道、数字量输出通道。 模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模拟输入信号变换成数字信 号送入计算机，主要有多路转化器、采样保持器和 A/D 转换器等组成。模拟量输出通道：它将计算机输出的数字信号转换为连续的电压或电流信 号，主要有 D/A 转换器和输出保持器组成。 数字量输入通道：控制系统中，以电平高低和开关通断等两位状态表示的 信号称为数字量，这些数据可以作为设备的状态送往计算机。 数字量输出通道：有的执行机构需要开关量控制信号 ( 如步进电机 ) ，计算机 可以通过 I/O 接口电路或者继电器的断开和闭合来控制。 输入与输出通道 本实验教程主要介绍以 A/D 和 D/A 为主的模拟量输入输出通道， A/D 和D/A的 芯片非常多，这里主要介绍人们最常用的 ADC0809和 TLC7528。 一、实验目的 1．学习 A/D 转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809芯片的使用 2．学习 D/A 转换器原理及接口方法，并掌握TLC7528 芯片的使用 二、实验内容 1．编写实验程序，将－ 5V ~ +5V 的电压作为 ADC0809的模拟量输入，将 转换所得的 8 位数字量保存于变量中。 2．编写实验程序，实现 D/A 转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形。 三、实验设备 + PC 机一台， TD-ACC实验系统一套， i386EX 系统板一块 四、实验原理与步骤 1．A/D 转换实验 ADC0809芯片主要包括多路模拟开关和 A/D 转换器两部分，其主要特点为：单 电源供电、工作时钟 CLOCK最高可达到 1200KHz 、8 位分辨率， 8 +个单端模拟输 入端， TTL 电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。 TD-ACC教学系统中的 ADC0809芯片，其输出八位数据线以及 CLOCK线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK(1MHz) 上。其它控制线根据实验要求可另外连接(A 、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～ IN7) 。根据实验内容的第一项要求，可以设计出如图 1.1-1 所示 的实验线路图。
习题及实验（一） 第一部分习题 一、简答题 1计算机的发展阶段： 四个发展阶段： 第一个发展阶段：1946-1956年电子管计算机的时代。1946年第一台电子计算机问世美国宾西法尼亚大 学，它由冯·诺依曼设计的。占地170平方，150KW。运算速度慢还没有人快。是计算机发展历史上的一个里程碑。（ENIAC）（electronic numerical integator and calculator)全称叫“电子数值积分和计算机”。 第二个发展阶段：1956-1964年晶体管的计算机时代：操作系统。 第三个发展阶段：1964-1970年集成电路与大规模集成电路的计算机时代 （1964-1965）（1965-1970） 第四个发展阶段：1970-现在：超大规模集成电路的计算机时代。 第一代计算机 1946 1957 电子管运算速度较低，耗电量大存储容量小。 第二代计算机 1958 1964 晶体管体积小，耗电量较少，运算速度高，价格下降。第三代计算机 1965 1971 中小规模集成电路体积功能进一步减少，可靠性及速度进一步提高。 第四代计算机 1972年至今大规模及超大规模集成电路性能到规模提高，价格大幅度降低，广泛应用于社会生活的各个领域，走进办公室和家庭 2.主要应用：计算机的应用极其广泛，早期的计算机主要体现在科学计算机，数据处理，计算机控制等几个方面．随着微型计算机的发慌和迅速普及，计算机的应用
已渗透到国民经济各个总门及社会生活的各个方面现代计算机除了传统的应用外，还应用于以下几个大方面． 1．办化自动化 2．计算机辅助系统 3．虚拟现实 4．人工智能 5．电子商务 3. 1．管理系统中的各种资源，包括硬件资源和软件资源。 1）监视资源 2）决定分配资源策略 3）分配资源 4）回收资源 2．为用户提供友好的界面。 1）命令行界面 2）图形化界面 4．操作系统大致可分为6种类型。 简单操作系统。分时系统。实时操作系统。网络操作系统。分布操作系统。智能操作系。目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。 5. 系统软件，应用软件。 系统软件：用以实现计算机系统的管理、控制、运行、维护，并完成应用程序的装入、编译等任务的程序。系统软件是开发和运行应用软件的平台，系统软件的核心是操作系统。
重庆邮电大学 自动化学院 计算机控制实验报告 学院：自动化 学生姓名：魏波 专业：电气工程与自动化班级：0830903 学号：2009212715
最小拍控制系统 一、实验目的 1、掌握最小拍有纹波控制系统的设计方法。 2、掌握最小拍无纹波控制系统的设计方法。 二、实验设备 PC机一台，TD-+ ACC实验系统一套，i386EX系统板一块 三、实验原理及内容 典型的最小拍控制系统如图其中D(Z)为数字调节器，G(Z)为包括零阶保持器在内的广义对象的Z传递函数，Φ(Z)为闭环Z传递函数，C(Z)为输出信号的Z传递函数，R(Z)为输入信号的Z传递函数。R为输入，C为输出，计算机对误差E定时采样按D(Z)计算输出控制量U(Z)。图中K=5。 闭环Z传递函数
1、最小拍有纹波系统设计
2、最小拍无纹波设计 有纹波系统虽然在采样点上的误差为零，但不能保证采样点之间的误差值为零，因此存在有纹波现象。无纹波系统设计只要使U（Z）是1 Z的有限多项式，则可以保证系统输出无纹波。 四、实验线路图
(2)D(Z)算法 采样周期T=1S ，E(Z)为计算机输入，U(Z)为输出，有： D(Z)=) Z (E ) Z (U = 3 322113322110Z P Z P Z P 1Z K Z K Z K K ------++++++ 式中Ki 与Pi 取值范围：-0.9999～0.9999，计算机分别用相邻三个字节存储其BCD 码。最低字节符号，00H 为正，01H 为负。中间字节存前2位小数，最高字节存末2位小数。例有系数0.1234，则内存为： 地址 内容 2F00H 00H 2F01H 12H 2F02H 34H 系数存储安排如表5—1。 表5—1 0101H 010DH 0102H K 0 010EH P 1 0103H 010FH 0104H 0110H
姓名 学号 班级 ******************年级 指导教师 《计算机组成原理》实验报告 实验名称微程序控制单元实验、指令部件模块实验、时序与启停实验 实验室实验日期 实验七微程序控制单元实验 一、实验目的 ⒈ 掌握时序产生器的组成方式。 ⒉ 熟悉微程序控制器的原理。 ⒊ 掌握微程序编制及微指令格式。 二、实验原理 图 7- 7- 1
图 7-7-4 微地址控制原理图 微程序控制单元实验原理就是人为的给出一条微指令的地址，人为的去打开测试开关，观察机器怎么运行，打个比方就是我要你执行我下的某条命令，我先告诉你命令写在哪页纸上， 你找到纸后，分析命令是什么之后再去执行。 观察机器微程序控制器的组成见图7-1-1 ，微地址的打入操作就是由操作者给出一条微指令 的地址（同上面的例子就是仅仅告诉你我让你跑的这条命令写在哪页纸上，而没有告诉你 命令的具体内容），不需要做测试去判断这是什么指令，所以由图7-7-1 ，其中微命令寄存器 32 位，用三片 8D 触发器 (273) 和一片 4D(175) 触发器组成。它们的清零端由CLR来控制微控制器的清零。它们的触发端CK接 T2，不做测试时 T2 发出时钟信号，将微程序的内容 打入微控制寄存器（含下一条微指令地址）。打入了微指令的地址（即告诉你命令在哪页纸上，此时你需要先找到这页纸并判断命令是叫你做什么，然后执行），进行测试，T4 发出时钟信号，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过置位端将某一触发器输出端置为“1”状态，按图 7-7-4 所示，微地址锁存器的置位端R 受 SE5~SE0控制，当测试信号 SE5~SE0输出负脉冲时，通过锁存器置位端R将某一锁存器的输出端强行置“1”，实现微地址的修改与转移，此时的地址指的是指令的操作码的地址（即你已经知道命令是跑，此时做的是跑的行为）。再由数据开关置入微地址的值，再做测试，再跳到指令的操作码的地址准备开始执行 指令，这就是微程序控制单元实验的原理。
《大学计算机基础》实验3.1 文件和文件夹的管理 实验报告 专业班级：经贸1103 姓名——- 学号201118910315 指导教师：———完成时间：2011.10 一、实验题目 文件和文件夹的管理 二、实验目的 1.熟悉Windows XP的文件系统。 2.掌握资源管理器的使用方法。 3.熟练掌握在Windows XP资源管理器下，对文件（夹）的选择、新建、移动、复制、删除、重命名的操作方法。 三、实验内容 1.启动资源管理器并利用资源管理器浏览文件。 2.在D盘创建文件夹 3.在所创建文件夹中创建Word文件。 4.对所创建文件或文件夹执行复制、移动、重命名、删除、恢复、创建快捷方式及设置共享等操作。 四、实验步骤 （一）文件与文件夹管理 1.展开与折叠文件夹。右击开始，打开资源管理器，在左窗格中点击“+”展开，点击“—”折叠 2.改变文件显示方式。打开资源管理器/查看，选择缩略、列表，排列图标等
3.建立树状目录。在D盘空白处右击，选择新建/文件夹，输入经济贸易学院，依次在新建文件夹中建立经济类1103班/王帅、王鹏 4..创建Word并保存。打开开始/程序/word，输入内容。选择文件/另存为，查找D盘/经济贸易学院/1103班/王帅，单击保存 5.复制、移动文件夹 6.重命名、删除、恢复。右击文件夹，选择重命名，输入新名字；选择删除，删除文件 7.创建文件的快捷方式。右击王帅文件夹，选择发送到/桌面快捷方式
8.设置共享文件。右击王帅，选择属性/共享/在网络上共享这个文件/确定 9.显示扩展名。打开资源管理器/工具/文件夹选项/查看/高级设置，撤销隐藏已知文件的扩展名 （二）控制面板的设置。 1.设置显示属性。右击打开显示属性/桌面、屏幕保护程序 2.设置鼠标。打开控制面板/鼠标/按钮（调整滑块，感受速度）、指针 3.设置键盘。打开控制面板/键盘/速度（调整滑块，感受速度）、硬件 4.设置日期和时间打开控制面板/日期和时间 5.设置输入法。打开控制面板/区域与语言选项/详细信息/文字服务与输入语言
南京邮电大学自动化学院 实验报告 课程名称：计算机控制系统 实验名称：计算机控制系统性能分析 所在专业：自动化 学生姓名：王站 班级学号： B11050107 任课教师: 程艳云 2013 /2014 学年第二学期
实验一：计算机控制系统性能分析 一、 实验目的： 1.建立计算机控制系统的数学模型； 2.掌握判别计算机控制系统稳定性的一般方法 3.观察控制系统的时域响应，记录其时域性能指标； 4.掌握计算机控制系统时间响应分析的一般方法； 5.掌握计算机控制系统频率响应曲线的一般绘制方法。 二、 实验内容： 考虑如图1所示的计算机控制系统 图1 计算机控制系统 1. 系统稳定性分析 (1) 首先分析该计算机控制系统的稳定性，讨论令系统稳定的K 的取值范围； 解: G1=tf([1],[1 1 0]); G=c2d(G1,0.01,'zoh');//求系统脉冲传递函数 rlocus(G);//绘制系统根轨迹 Root Locus Real Axis I m a g i n a r y A x i s -7 -6-5-4-3-2-1012 -2.5-2-1.5-1-0.500.51 1.5 22.5 将图片放大得到
0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 -0.15 -0.1 -0.05 0.05 0.1 0.15 Root Locus Real Axis I m a g i n a r y A x i s Z 平面的临界放大系数由根轨迹与单位圆的交点求得。 放大图片分析： [k,poles]=rlocfind(G) Select a point in the graphics window selected_point = 0.9905 + 0.1385i k = 193.6417 poles = 0.9902 + 0.1385i 0.9902 - 0.1385i 得到0 Beijing Jiaotong University 计算机控制系统实验 炉温控制实验 学院：电子信息工程学院 姓名： 学号： 指导教师： 时间： 炉温控制实验 一、实验目的 1、了解温度控制系统的特点。 2、研究采样周期T对系统特性的影响。 3、研究大时间常数系统PID控制器的参数的整定方法。 二、实验仪器 1、计算机控制系统实验箱一台 2、PC计算机一台 3、炉温控制实验对象一台 三、基本原理 1、系统结构图示于图1－1。 图1－1 系统结构图 图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds） Gh（s）=（1－e-TS）/s Gp（s）=1/（Ts+1） 2、系统的基本工作原理 整个炉温控制系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成温度采集、PID运算、产生控制可控硅的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及触发脉冲放大等组成。炉温控制的基本原理是：改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压的可在0～140V内变化。可控硅的导通角为0～5CH。温度传感是通过一只热敏电阻及其放大电路组成的，温度越高其输出电压越小。外部LED灯的亮灭表示可控硅的导通与 闭合的占空比时间，如果炉温温度低于设定值则可控硅导通，系统加热，否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。 3、PID递推算法： 如果PID调节器输入信号为e（t），其输送信号为u（t）,则离散的递推算法为: Uk=Kpek+Kiek2+Kd(ek-ek-1) 其中ek2是误差累积和。 四、实验内容： 1、设定炉子的温度在一恒定值。 2、调整P、I、D各参数观察对其有何影响。 五、实验步骤 1、启动计算机，双击桌面“计算机控制实验”快捷方式，运行软件。 2、测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 3、20芯的扁平电缆连接实验箱和炉温控制对象，检查无误后，接通实验箱和炉温控制的电源。 4、在实验项目的下拉列表中选择实验七[七、炉温控制] 鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框，选择PID，在参数设置窗口设置炉温控制对象的给定温度以及Ki、Kp、Kd值，点击确认在观察窗口观测系统响应曲线。测量系统响应时间Ts和超调量。 5、重复步骤4，改变PID参数，观察并记录波形的变化。 六、PID参数整定 1、比例部分整定。 首先将积分系数KI和微分系数KD取零,即取消微分和积分作用,采用纯比例控制。将比例系数KP由小到大变化,观察系统的响应,直至速度快,且有一定范围的超调为止。如果系统静差在规定范围之内,且响应曲线已满足设计要求,那么只需用纯比例调节器即可。 实验指导 实验一 Visual C++开发环境使用 大气科学专业实验日期 4月 18日姓名：学号 1．实验目的 （1）熟悉Visual C++集成开发环境。 （2）掌握C语言程序的书写格式和Ｃ语言程序的结构。 （3）掌握C语言上机步骤，了解C程序的运行方法。 （4）能够熟练地掌握C语言程序的调试方法和步骤 2. 实验内容 输入如下程序，实现两个数的乘积。 #include ; int main() { x=10，y=20 p=prodct(x,t) printf("The product is : ",p) int prodct(int a ,int b ) int c c=a*b return c } （1）在编辑状态下照原样键入上述程序。 （2）编译并运行上述程序，记下所给出的出错信息。 （3）再编译执行纠错后的程序。如还有错误，再编辑改正，直到不出现语法错误为止。 3．分析与讨论 （1）记下在调试过程中所发现的错误、系统给出的出错信息和对策。分析讨论成功或失败的原因。（2）总结Ｃ程序的结构和书写规则。 实验心得： 通过本次实验，我了解到C语言的特点，初步认识程序设计方法和程序设计一般步骤，掌握C语言程序编译、链接和运行过程，为我进一步学好C语言打下了基础。 实验二数据类型、运算符和表达式 大气科学专业实验日期4 月 25日姓名：刘园园学号327 1．实验目的 （1）理解常用运行符的功能、优先级和结合性。 （2）熟练掌握算术表达式的求值规则。 （3）熟练使用赋值表达式。 （4）理解自加、自减运算符和逗号运算符 （5）掌握关系表达式和逻辑表达式的求值 2．实验内容 （1）整数相除 #include<> int main() { int a=5,b=7,c=100,d,e,f; d=a/b*c; e=a*c/b; f=c/b*a; printf("d=%d , e=%d ,f=%d\n",d,e,f); return 0; } （2）自加、自减运算 #include<> int main() { int a=5,b=8; printf("a++=%d\n",a++); 《大学计算机基础》 上机实验报告 班级： 姓名： 学号： 授课教师： 日期：年月日 目录 一、Windows操作系统基本操作 ............................. - 1 - 二、Word文字处理基本操作 ................................ - 4 - 三、Excel电子表格基本操作 ............................... - 6 - 四、PowerPoint幻灯片基本操作 ............................ - 8 - 五、网页设计基本操作..................................... - 9 - 六、Access数据库基本操作 ............................... - 10 - 上机实验作业要求： ○1在实验报告纸上手写并粘贴实验结果； ○2每人将所有作业装订在一起（要包封面）； ○3全部上机实验结束后全班统一上交； ○4作业内容不得重复、输入的数据需要有差别。 实验名称一、Windows操作系统基本操作 实验目的1、掌握Windows的基本操作方法。 2、学会使用“画图”和PrntScr快捷键。 3、学会使用“计算器”和Word基本操作。 实验内容 1、日历标注 利用“画图”和Word软件，截取计算机上日历的图片并用文字、颜色、图框等标注出近期的节假日及其名称，并将结果显示保存在下面（参考下面样图）。 运行结果是： 主要操作步骤是： 2、科学计算 利用“计算器”和Word软件，计算下列题目，并将结果截图保存在下面（参考样图）。 ○1使用科学型计算器，求8!、sin(8)、90、74、20、67、39、400、50.23、ln(785)的平均值、和值，并用科学计数法显示。 运行结果是： ②将以下十、八、十六进制数转换为二进制数：(894.8125)10、(37.5)8、(2C.4B)16 运行结果是：（需要下载使用“唯美计算器”） ○3计算下列二进制数的加法与乘法：101.1+11.11；1101*1011 运行结果是：（参考样图） 写出主要操作步骤： 3、实验心得体会 实验一：《过程接口板设计》上机报告 一、设计内容 设计一个32路的数据采集系统 二、设计要求 1、输入信号为正负5V ；用查询法读取A/D 的转换数； 2、用Protel 软件画出该数据采集板的原理线路图。 三、设计过程 1、设计原理 系统总框图如图所示： 系统原理框图 根据系统原理框图得到设计的主要组成如下： （1）多路数据输入单元。 （2）采样保持电路的A/D 转换单元。 （3）硬件和单片机的连接电路。 （4）单片机输出的数据锁存和D/A 转换单元。 其中设计包括： ① 模拟多路开关电路 ② 运算放大电路 ③ 采样保持电路 ④ 模数转换电路 ⑤ 硬件和单片机的连接电路 ⑥ 数模转换电路 ⑦ 转换开关保护电路 2、设计步骤 32路数据采集系统的硬件部分：分为多路数据输入部分、采样保持部分、A/D 转换部分、硬件和单片机的连接电路部分、D/A 转换部分。 1）多路开关的选择 多路转换开关在模拟输入通道中的作用是实现多选一操作，即利用多路转换开关将多路输入中的一路接至后续电路中。切换过程可在CPU 或数字电路的控制下完成。 常用的模拟开关大都采用CMOS 工艺，如8选1开关CD4051、双4选1开关CD4052、三3选1开关CD4053等。 本实验要实现32路数据采集，则选择4片8选1的模拟开关CD4051。 CD4051由电平转换电路、译码驱动电路和CMOS 模拟开关电路三部分组成。开关部分的供电电压为V EE （低端）和V DD （高端），因此需要的控制电压为 V EE ～V DD ，电平转换电路 将输入的逻辑控制电压（A、B、C、INH端）从V SS ～V DD 转换到V EE ～V DD 以满足开关控制的 需要。 2）前置放大电路 传感器检测出的信号一般是微弱的，不能直接用于显示、记录、控制或进行A/D转换。因此，在进行非电量到电量转换之后，需要将信号放大。由于前置放大器要求输入阻抗高，漂移低、共模抑制比大，所以选用高阻抗、低漂移的运算放大器AD521作为前置放大器。 AD521的外部接线图 3）采样/保持电路 当输入信号为缓慢变化的信号时，在A/D转换期间的变化量小于A/D转换器的误差，且不是多通道同步采样时，则可以不用采样/保持电路。当控制信号U C 为采样电平时，开 关S 导通，模拟信号通过开关S向保持电容C H 充电，这时输出电压U o 跟踪输入电压U I 的变化。 当控制信号U C 为保持电平时，开关S断开，此时输出电压U o 保持模拟开关S断开时 的瞬时值。为使保持阶段C H 上的电荷不被负载放掉，在保持电容C H 与负载之间需加一个 高输入阻抗缓冲放大器A。 采样/保持器原理图 采样/保持器的选择，是以速度和精度作为最主要的因素。因为影响采样/保持器的 误差源比较多，所以关键在于误差的分析。AD582它由一个高性能的运算放大器、低漏电阻的模拟开关和一个由结型场效应管集成的放大器组成。它采用14脚双列直插式封装，其管脚及结构示意图所示，其中脚1是同相输入端，脚9是反相输入端，保持电容C H 在脚6和脚8之间，脚10和脚5是正负电源；脚11和脚12是逻辑控制端；脚3和脚4接 直流调零电位器；脚2，7，13，14为空脚(N C )。 AD582管脚图 由于AD582的以上特征，所以选择AD582采样保持器。 下图为AD582的连接图。 4）模/数转换电路 A/D转换器是数据采集系统的关键器件，选择A/D转换器时，要根据系统采集对象的炉温控制实验报告 -计算机控制系统
计算机实验报告
《大学计算机基础》上机实验报告
计算机控制实验报告 过程接口板设计
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