sy-计算机控制技术实验报告1-3

前言本指导书是配合自动化专业本科生专业课《计算机控制技术》的课堂教学而编写的实验教材，通过实验的验证能够使学生了解和掌握计算机控制的硬件技术和软件编程方法。

本书共设计了七大类实验，第一类中包含过程通道和数据采集处理方面的几个内容；第二类为数字PWM 发生器和直流电机调速控制的开环实验；第三类包含几种数字PID闭环控制实验；第四类中有两种数字调节器直接设计方法的实验；第五类是一个温度控制系统；第六类是随动系统实验；第七类是过程控制系统的研究；实验五至实验七的内容是带有被控对象的控制系统。

七个实验的全部学时大于计划学时，教师和学生对所做的实验内容可以选择以满足实验计划学时为准。

通过实验学生巩固了课堂教学的内容，也为今后实际工作打下了一定技术基础。

本指导书由王尚君、毛一心老师共同编写，穆志纯教授进行了严格的审阅工作。

由于计算机性能的快速提高，计算机控制的技术手段也在不断出新，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。

编者2007年10月目录前言 (1)目录 (2)实验一过程通道和数据采集处理 (4)一、输入与输出通道 (4)1. AD 转换实验` (5)2. DA 转换实验` (7)二、信号的采样与保持` (9)1. 零阶保持实验` (9)2. 直线插值实验*` (11)3. 二次曲线插值实验*` (11)三、数字滤波 (15)1. 一阶惯性实验 (16)2. 四点加权实验* (16)实验二开环系统的数字程序控制 (19)数字PWM 发生器和直流电机调速控制 (19)一、实验目的 (19)二、实验内容` (19)三、实验所用仪表及设备 (19)四、实验原理及步骤 (20)五、思考题 (21)六、实验报告内容及要求 (21)实验三数字PID闭环控制 (22)数字PID控制算法 (22)积分分离法PID控制 (23)带死区的PID控制* (27)简易工程法整定PID 参数 (30)扩充临界比例度法 (30)扩充响应曲线法 (32)实验四数字调节器直接设计方法 (36)最小拍控制系统 (36)一、实验目的 (36)二、实验所用仪表及设备` (36)三、实验原理及内容 (36)有纹波最小拍控制系统 (37)无纹波最小拍控制系统 (38)四、实验步骤 (40)五、思考题 (41)六、实验报告内容及要求 (41)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。

一、实训背景随着科学技术的不断发展，计算机技术在各个领域的应用日益广泛。

计算机控制技术作为自动化领域的重要组成部分，其研究与应用对于提高生产效率、降低成本、改善产品品质等方面具有重要意义。

为了使学生深入了解计算机控制技术，提高动手能力，本实训课程以计算机控制技术为核心，通过实际操作，使学生掌握计算机控制系统的设计、调试和实施方法。

二、实训目的1. 理解计算机控制系统的基本原理和组成；2. 掌握计算机控制系统的设计方法；3. 熟悉计算机控制系统的调试与实施；4. 培养学生团队合作精神和创新意识。

三、实训内容1. 计算机控制系统的基本组成计算机控制系统主要由以下几个部分组成：（1）被控对象：被控对象是指需要通过计算机控制系统进行控制的设备或过程。

（2）传感器：传感器用于将物理量转换为电信号，以便计算机控制系统进行处理。

（3）控制器：控制器是计算机控制系统的核心，负责接收传感器输入信号，根据预设的控制策略进行计算，并输出控制信号。

（4）执行器：执行器根据控制器输出的控制信号，实现对被控对象的调节。

（5）人机界面：人机界面用于人与计算机控制系统之间的交互，包括操作面板、显示器等。

2. 计算机控制系统的设计方法计算机控制系统的设计主要包括以下几个步骤：（1）系统分析：分析被控对象的特点和需求，确定控制目标。

（2）系统建模：根据被控对象的特点，建立数学模型。

（3）控制器设计：根据数学模型和控制目标，选择合适的控制器类型，并进行参数整定。

（4）系统仿真：在计算机上对控制系统进行仿真，验证系统性能。

（5）系统实施：根据仿真结果，对实际控制系统进行调整和优化。

3. 计算机控制系统的调试与实施计算机控制系统的调试主要包括以下几个方面：（1）硬件调试：检查硬件设备是否正常，包括传感器、控制器、执行器等。

（2）软件调试：检查控制算法是否正确，参数是否合理。

（3）系统联调：将硬件和软件结合起来，进行系统联调，验证系统性能。

计算机控制系统实验报告《计算机控制系统实验报告》一、实验目的本次实验旨在通过搭建计算机控制系统，探究计算机在控制系统中的应用和作用。

通过实际操作，加深对计算机控制系统的理解，提高实践能力。

二、实验内容1. 搭建计算机控制系统的硬件平台，包括计算机、传感器、执行器等设备的连接和配置；2. 编写控制程序，实现对执行器的控制；3. 进行实际控制实验，观察计算机在控制系统中的作用和效果。

三、实验步骤1. 硬件搭建：按照实验指导书上的要求，连接计算机、传感器和执行器，确保硬件平台的正常运行；2. 软件编写：根据实验要求，编写控制程序，包括传感器数据采集、数据处理和执行器控制等部分；3. 实际控制：运行编写好的控制程序，观察执行器的运行情况，记录数据并进行分析。

四、实验结果与分析经过实验操作，我们成功搭建了计算机控制系统，并编写了相应的控制程序。

在实际控制过程中，计算机能够准确、快速地对传感器采集的数据进行处理，并通过执行器实现对系统的控制。

实验结果表明，计算机在控制系统中发挥着重要作用，能够提高系统的稳定性和精度。

五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机在控制系统中的应用和作用，提高了对计算机控制系统的理解。

实践中，我们也发现了一些问题和不足，需要进一步学习和改进。

总的来说，本次实验对我们的学习和实践能力都有很大的提升。

六、实验感想本次实验让我们深刻感受到了计算机在控制系统中的重要性，也让我们更加坚定了学习和掌握计算机控制技术的决心。

希望通过不断的学习和实践，能够成为优秀的控制工程师，为社会发展做出贡献。

以上就是本次计算机控制系统实验的报告，谢谢阅读。

一、实验目的1. 理解计算机控制系统的基本原理和组成；2. 掌握计算机控制系统的基本操作和调试方法；3. 通过实验，加深对计算机控制理论的理解和应用。

二、实验仪器1. PC计算机一台；2. 计算机控制系统实验箱一台；3. 传感器、执行器等实验设备。

三、实验内容1. 计算机控制系统组成与原理；2. 传感器信号采集与处理；3. 执行器控制与调节；4. 计算机控制系统调试与优化。

四、实验步骤1. 熟悉实验设备，了解计算机控制系统实验箱的组成及功能；2. 连接实验设备，检查无误后启动实验软件；3. 根据实验要求，进行传感器信号采集与处理；4. 根据实验要求，进行执行器控制与调节；5. 对计算机控制系统进行调试与优化，观察系统响应和性能；6. 记录实验数据，分析实验结果。

五、实验结果与分析1. 计算机控制系统组成与原理实验过程中，我们了解了计算机控制系统的基本组成，包括传感器、控制器、执行器等。

传感器用于采集被控对象的物理量，控制器根据采集到的信号进行计算、处理，然后输出控制信号给执行器，执行器对被控对象进行调节。

2. 传感器信号采集与处理在实验中，我们使用了温度传感器采集环境温度信号。

通过实验，我们掌握了如何将模拟信号转换为数字信号，以及如何对采集到的信号进行滤波处理。

3. 执行器控制与调节实验中，我们使用了继电器作为执行器，根据控制器输出的控制信号进行开关控制。

通过实验，我们学会了如何设置执行器的参数，以及如何对执行器进行调节。

4. 计算机控制系统调试与优化在实验过程中，我们对计算机控制系统进行了调试与优化。

通过调整控制器参数，使得系统在满足控制要求的同时，具有良好的动态性能和稳态性能。

六、实验总结本次实验使我们对计算机控制系统有了更深入的了解，掌握了计算机控制系统的基本原理和操作方法。

通过实验，我们提高了动手能力和实际操作能力，为今后从事相关领域工作奠定了基础。

七、实验报告1. 实验名称：计算机控制系统实验2. 实验日期：XXXX年XX月XX日3. 实验人员：XXX、XXX4. 实验指导教师：XXX5. 实验内容：计算机控制系统组成与原理、传感器信号采集与处理、执行器控制与调节、计算机控制系统调试与优化6. 实验结果与分析：详细描述实验过程中遇到的问题、解决方法及实验结果7. 实验心得体会：总结实验过程中的收获和体会（注：以上实验报告仅供参考，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。

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。

计算机控制技术实验报告精33 任雪冰 2013010667一. 设计报告的全部内容（含分析）：（一）. 基本信息：实验日期为第15周周三以及即将到来的第16周周二，组号为第4组，至于设备号印象不是很清楚，似乎是1号（这就很尴尬）。

组员有赵航，康轶譞与任雪冰。

（二）. 电机模型参数的辨识过程与辨识结果：辨识过程：1.首先是采样周期的确定，根据题中所给条件，由M P =0.3，t s =0.5可以解出：ξ=0.3579，ωn =16.7665，BW=23.6527再根据公式：ωs =(10−30)max ⁡(ωn ，BW)，T =2πωs 可以解出：0.008855s<T<0.026564s为方便计算，令采样周期T=0.01s=10ms2.然后便是在实验室的工作：给予系统一个幅值为5V 的阶跃信号，观察并导出系统的响应曲线以及个点数据。

3.数据拟合：理论计算出阶跃信号的输出函数为：5()()b Y s s s a =+ 5()(1)at b y t e a-=- 编写matlab 程序：fun=inline('b(1).*(1-exp(-b(2)*k))','b','k');b0=[8,0.5];[b,r,j]=nlinfit(k,y,fun,b0);b（k 是采集的时间，b 是对应的数据）将三次数据得到的b(1)、b(2)做平均得到最终结果a=b(2)、b=b(1)*a/54.辨识结果：结果为：a=5.9817，b=50.7030（三）. 计算机控制设计：原理框图如下：（图片来源于老师课件第七章）设计步骤：1.Z变换：被控对象传递函数为：G s=50.7030对其求Z变换得：H z=B(z)=0.002485z+0.00243622.求H m分解：B z=B+B−，B+=1，B−=0.002485z+0.002436由于K V=20>1，所以设：B m1=b0z+b1可计算：d=degA z−deg B z=1r=deg B−z+deg B m1z=2p1=−2e−ξωn T cos2∙ωn∙T =−1.8605p2=e−2ξωn T=0.8869所以：H m z=B m(z)m=(0.002485z+0.002436)∙(b0z+b1)32根据条件K V=20>1可得方程：H m1=1−dH m(z)dz z=1=1TK V=15最后解得：b0=0.7791，b1=4.5857H m z=B m(z)m=0.001936z2+0.01329z+0.01117323.求T，S，R：首先知道：T z=B m1z=0.7791z+4.5857设：R z=z+r，S z=s0z+s1再根据公式：A z∙R z+B z∙S z=A m(z)带入后各次幂对应系数相等，可解得：R z=z+0.03471，S z=18.7872z−13.4224带入后验证无误。

自动控制原理实验报告实验名称：线性系统的时域分析线性系统的频域分析线性系统的校正与状态反馈班级：学号：姓名：指导老师：2013 年12 月15日典型环节的模拟研究一. 实验目的1．了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式2．观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响二．实验内容及步骤观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响.。

改变被测环节的各项电路参数，画出模拟电路图，阶跃响应曲线，观测结果，填入实验报告运行LABACT 程序，选择自动控制菜单下的线性系统的时域分析下的典型环节的模拟研究中的相应实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验机配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。

具体用法参见用户手册中的示波器部分1)．观察比例环节的阶跃响应曲线典型比例环节模拟电路如图3-1-1所示。

图3-1-1 典型比例环节模拟电路传递函数：01(S)(S)(S)R R K KU U G i O === ； 单位阶跃响应： K )t (U = 实验步骤：注：‘S ST ’用短路套短接！（1）将函数发生器（B5）所产生的周期性矩形波信号（OUT ），作为系统的信号输入（Ui ）；该信号为零输出时，将自动对模拟电路锁零。

① 在显示与功能选择（D1）单元中，通过波形选择按键选中矩形波’（矩形波指示灯亮）。

② 量程选择开关S2置下档，调节“设定电位器1”，使之矩形波宽度＞1秒（D1单元左显示）。

③ 调节B5单元的“矩形波调幅”电位器使矩形波输出电压= 4V （D1单元‘右显示）。

（2）构造模拟电路：按图3-1-1安置短路套及测孔联线，表如下。

（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：打开虚拟示波器的界面，点击开始，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮（0→+4V 阶跃），观测A5B 输出端（Uo ）的实际响应曲线。

计算机控制原理实验报告一、实验目的本实验旨在通过计算机控制系统的模拟，深入理解计算机控制原理，掌握计算机控制系统的基本组成、工作原理及实现方法。

通过实验，培养我们的动手能力、分析问题和解决问题的能力，为后续学习和工作打下坚实的基础。

二、实验原理计算机控制系统是一种利用计算机实现自动控制的系统，它由计算机、输入输出设备、传感器和执行器等组成。

计算机通过接收来自传感器的输入信号，根据预设的控制算法进行计算，输出控制信号到执行器，从而实现对被控对象的控制。

三、实验步骤1. 准备实验设备：计算机、传感器、执行器、被控对象等。

2. 连接实验设备：将传感器、执行器与计算机连接，并将传感器和执行器与被控对象进行连接。

3. 编写控制程序：根据实验要求，编写控制程序，实现计算机对被控对象的控制。

4. 运行实验：启动计算机，运行控制程序，观察被控对象的响应。

5. 数据记录与分析：记录实验数据，分析实验结果，评估控制性能。

四、实验结果与分析1. 数据记录：在实验过程中，记录了不同输入信号下被控对象的输出响应，以及计算机输出的控制信号。

2. 数据分析：根据记录的数据，分析被控对象的行为特性，以及控制信号对被控对象的影响。

3. 结果展示：通过图表等形式展示实验结果，对比理论分析与实践结果的一致性。

五、结论总结通过本次实验，我们深入了解了计算机控制系统的组成与工作原理，掌握了计算机控制系统的实现方法。

实验过程中，我们不仅锻炼了动手能力，还培养了分析问题和解决问题的能力。

通过数据记录与分析，我们进一步认识到了计算机控制在工业生产和生活中的应用价值。

在未来的学习和工作中，我们将继续深入研究计算机控制原理及其应用领域的相关知识，为推动科技进步和社会发展做出更大的贡献。

同时，我们也应该意识到计算机控制技术的快速发展和应用范围的广泛性，需要不断学习和掌握新技术、新方法，以适应时代的发展和社会的需求。

此外，我们也可以从实验过程中发现一些潜在的问题和挑战。

计算机控制技术实验报告实验一过程通道和数据采集处理一、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1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。

单次阶跃模数转换单元控制计算机图1.1-1上图中，AD0809 的启动信号“STR”是由控制计算机定时输出方波来实现的。

“OUT1” 表示386EX 内部1,定时器的输出端，定时器输出的方波周期,定时器时常。

图中ADC0809 芯片输入选通地址码A、B、C 为“1”状态，选通输入通道IN7;通过单次阶跃单元的电位器可以给A/D 转换器输入,5V ~ +5V 的模拟电压;系统定时器定时1ms 输出方波信号启动A/D 转换器，并将A/D 转换完后的数据量读入到控制计算机中，最后保存到变量中。

计算机控制技术专业毕业实习报姓名：杜宗飞学号：2011090118专业：计算机控制技术班级：计算机控制技术01班指导教师：赵建明实习时间：XXXX-X-X—XXXX-X-X 20XX年1月9日目录目录 (2)前言 (3)一、实习目的及任务 (3)1.1实习目的 (3)1.2实习任务要求 (4)二、实习单位及岗位简介 (4)2.1实习单位简介 (4)2.2实习岗位简介（概况） (5)三、实习内容（过程） (5)3.1举行计算科学与技术专业岗位上岗培训。

(5)3.2适应计算机控制技术专业岗位工作。

(5)3.3学习岗位所需的知识。

(6)四、实习心得体会 (6)4.1人生角色的转变 (6)4.2虚心请教，不断学习。

(7)4.3摆着心态，快乐工作 (7)五、实习总结 (8)5.1打好基础是关键 (8)5.2实习中积累经验 (8)5.3专业知识掌握的不够全面。

(8)5.4专业实践阅历远不够丰富。

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前言随着社会的快速发展，用人单位对大学生的要求越来越高，对于即将毕业的计算机控制技术专业在校生而言，为了能更好的适应严峻的就业形势，毕业后能够尽快的融入到社会，同时能够为自己步入社会打下坚实的基础，毕业实习是必不可少的阶段。

毕业实习能够使我们在实践中了解社会，让我们学到了很多在计算机控制技术专业课堂上根本就学不到的知识，受益匪浅，也打开了视野，增长了见识，使我认识到将所学的知识具体应用到工作中去，为以后进一步走向社会打下坚实的基础，只有在实习期间尽快调整好自己的学习方式，适应社会，才能被这个社会所接纳，进而生存发展。

刚进入实习单位的时候我有些担心，在大学学习计算机控制技术专业知识与实习岗位所需的知识有些脱节，但在经历了几天的适应过程之后，我慢慢调整观念，正确认识了实习单位和个人的岗位以及发展方向。

《计算机控制技术》实训报告模板1《计算机控制技术》实训报告模板1广东机电职业技术学院《计算机控制技术》实训报告题目:秒表时钟设计专业:______________________________班级:______________________________学生姓名:______________________________学号：指导教师:___________________________上交时间:年月日目录一、系统设计要求................................................................... ..................................1二、系统的硬件设计................................................................... (1)（一）XXXXXXXXXXXXXXXX..................................................... ......................1（二）XXXXXXXXXXXXXXXX..................................................... ......................1三、系统的软件设计................................................................... (1)（一）定时程序................................................................... ...............................1（二）两位LED显示程序................................................................... ..............1（三）时钟程序................................................................... ...............................1四、心得体会................................................................... ..........................................1参考文献................................................................... (1)一、系统设计要求任务一设计1分钟定时程序任务二设计2位数码管显示程序任务三设计时钟程序（以上三个任务均参照PPT的要求详细写）二、系统的硬件设计二、三等大标题下可以论证1~2个论点，可以写出涉及的概念、原理、相关技术及问题的解决办法等。

北京信息科技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数字滤波实验仪器 PC机一台、TD-ACC 专业自动化班级/学号自控XXXX 2007012XXX 学生姓名实验日期 2011.3.14 实验地点成绩指导教师北京信息科技大学自动化学院（计算机控制系统）实验报告专业: 自动化专业班级: 自控XXXX 学号: 2007012XXX 姓名: 实验名称数字滤波实验地点实验室706 实验时间2011.3.14 1.实验目的：1. 学习和掌握一阶惯性滤波2. 学习和掌握四点加权滤波2.实验设备：PC 机一台，TD-ACC 实验系统一套，SST51 系统板一块。

3.实验原理及内容：一般现场环境比较恶劣，干扰源比较多，消除和抑制干扰的方法主要有模拟滤波和数字滤波两种。

由于数字滤波方法成本低、可靠性高、无阻抗匹配、灵活方便等特点，被广泛应用，下面是一个典型数字滤波的方框图：1．滤波器算法设计一阶惯性滤波：1XK：当前采样时刻的输入YK：当前采样时刻的输出YK-1：前一采样时刻的输出四点加权滤波算法为：XK：当前采样时刻的输入XK-1：前一采样时刻的输入YK：当前采样时刻的输出2．参考流程图：参考程序：请参照随机软件中 example51 目录中的 ACC1-3-1 文件夹中的 ACC1-3-1.UV2 (一阶惯性)，ACC1-3-2 文件夹中的 ACC1-3-2.UV2 (四点加权)。

3．实验线路图：图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，运放单元需用户自行搭接。

上图中，用 P1.7 来模拟 1＃定时器的输出，通过 OUT1 排针引出，方波周期＝定时器时常×2，“IRQ7”表示 51 的外部中断 1，用作采样中断。

电路中用 RC 电路将 S 端方波微分，再和正弦波单元产生的正弦波叠加。

注意 R 点波形不要超过± 5V，以免数字化溢出。

计算机对有干扰的正弦信号 R 通过模数转换器采样输入，然后进行数字滤波处理，去除干扰，最后送至数模转换器变成模拟量 C 输出。

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。

计算机控制实验报告《计算机控制技术仿真实验》实验报告姓名：学号：班级：专业：电⽓⼯程及其⾃动化学院：电⽓与⼯程信息学院2019年11⽉30⽇⽬录实验1：数字PID控制器设计 (1)⼀、任务描述 (1)⼆、设计过程 (1)2.1 创建画⾯ (1)2.2 数据库组态 (2)2.3 动画连接 (2)2.4 脚本设计 (3)三、运⾏结果分析 (6)3.1 调试过程 (6)3.2 运⾏结果 (7)实验2：基于Smith预估器的纯滞后控制系统设计 (7)⼀、任务描述 (7)⼆、脚本修改 (7)2.2 具有纯滞后补偿的数字控制器算法设计 (9)三、运⾏结果分析 (12)3.1 调试过程 (12)3.2 运⾏结果 (13)实验3：综合控制系统设计 (14)⼀、任务描述 (14)⼆、设计过程 (14)2.1 创建画⾯ (14)2.2设备组态 (14)2.3 数据库组态 (15)2.4 动画连接 (15)三、运⾏结果分析 (16)3.1 调试过程 (16)3.2运⾏结果 (16)实验1：数字PID控制器设计⼀、任务描述本实验创建⼀个液位调节阀控制的范例，主要⽬的是学习使⽤⼒控的脚本来完成⾃定义功能。

系统采⽤PI控制算法，对单容⽔箱液位进⾏控制，由于没有连接真实控制对象，所以使⽤仿真算法获得对象特性。

运⾏范例时，需要合上开关，打开出⽔阀门，然后设置值。

这样才能看到变化。

系统默认状态：开关关闭的，出⼝阀门打开的。

系统简介：⼀个锅炉热⽔系统，要求给⽔泵给锅炉供⽔，通过调节阀控制。

⽔泵上有⼀个上⽔开关。

同时锅炉向外供⽔，是⼀个⾃由开⼝。

控制要求：要求控制锅炉液位到⼀个指定的⾼度。

控制策略：使⽤Pl控制。

⼆、设计过程2.1 创建画⾯（1）图库的“罐”中找出⼀个合适的锅炉容器；在“管道”组中选择管道，在“阀门”中选择调节阀和出⽔阀门，在“泵”中选择⼀个⽔泵；（2）在“开关”中选择⼀个电源开关；（3）操作⾯板可以根据图库⾥的进⾏修改，或⾃⼰绘制⼀个，从⼯具箱中拖放⼀个实时趋势；（4）制作画⾯需要显⽰的⽂本；（5）PI控制器是⾃⼰制作的⼀个单元。

计算机控制技术实验报告实验名称：计算机控制技术实验实验目的：通过学习计算机控制技术的基本原理和方法，掌握计算机控制技术的应用。

实验原理：计算机控制技术是一种应用于现代工业自动化控制中的控制技术。

计算机控制系统由计算机硬件和软件组成，通过采集、处理和输出各种信号来完成对被控对象的控制。

实验仪器：计算机、控制器、传感器、被控对象等。

实验步骤：1.确定实验目标和实验要求。

2.研究被控对象的性质和特点，设计控制方案。

3.配置硬件设备，连接传感器、控制器和计算机。

4.编写控制程序，设置控制算法，实现被控对象的控制。

5.进行实验操作，观察并记录实验结果。

6.对实验结果进行分析和评价，总结实验经验。

实验结果和分析：在实验中，我们选择了一个温度控制系统作为被控对象。

通过传感器采集环境温度，并通过控制器将控制信号发送给加热器，调节加热器的功率来控制环境温度。

通过实验操作，我们观察了不同环境温度下的控制效果。

实验结果表明，在控制系统正常工作时，环境温度可以稳定在设定温度附近，并具有很好的控制精度。

此外，我们还对控制系统进行了稳定性和响应速度等性能指标的评价。

实验结果显示，控制系统具有较好的稳定性和快速响应的特点，可以满足实际工业生产中对温度控制的要求。

实验总结：通过本次实验，我们深入学习了计算机控制技术的基本原理和方法，并通过实践掌握了实验操作的技巧。

实验结果表明，计算机控制技术在工业生产中具有广泛的应用前景。

在今后的学习中，我们将进一步深入研究计算机控制技术的进一步发展，并不断提高实际应用能力，为工业自动化控制的发展贡献自己的力量。

计算机限制系统试验报告试验一：D/A数模转换试验试验报告：1、数字量与模拟量的对应曲线：2、理论值与实测值对比：数字量模拟量理论值实测值100 4756 4722 200 4512 4412 300 4268 4325 400 4023 4078 500 3780 3664 600 3535 36313、分析产生误差的缘由：答：a)外界干扰会对试验造成误差;b)系仪器本身误差;c)仪器元件不够精确，导致试验产生误差。

这是本试验的最主要的误差来源。

4、总结：本次试验须要进行的连电路、试验软件操作都比较简洁，但对于试验原理我们应有更加深刻的理解，对于试验箱内部的D/A转换原理要有所思索，不能只满足与简洁的试验表象，而应思索更深层次的问题。

试验二：A/D模数转换试验试验报告：1、模拟量与数字量的对应曲线：2、理论值与实测值对比：数字量模拟量理论值实测值500 439 4611000 409 4102000 292 3074000 97 103-1000 586 614-4000 879 9213、分析产生误差的缘由：答：a)系仪器误差、试验软件的精度误差;b)外界干扰会对试验造成误差;c)仪器元件不够精确，导致试验产生误差。

这是本试验的最主要的误差来源。

4、总结：书本上学习的模数转换都是理论学问，过程相对比较困难，本次试验须要进行的连电路、试验软件操作都比较简洁，但对于试验原理我们应有更加深刻的理解，对于试验箱内部的A/D转换原理要有所思索，不能只满足与简洁的试验表象，而应思索更深层次的问题。

试验三：数字PID限制试验报告：1、画出所做试验的模拟电路图：2、当被控对象为Gpl(s时)取过渡过程为最满足时Kp，Ki，Kd，画出校正后的Bode图，查出相对裕量γ和穿越频率Wc：跃响应曲线刚好域性能指标，记入表中：0型系统:试验结果参数δ% Ts（ms）阶跃响应曲线Kp Ki Kd1 0.02 1 11．9% 720 见图3—11 0.05 1 32．5% 800 见图3--25 0.02 1 44．4% 1050 见图3--35 0.05 1 46.1% 1900 见图3--4I型系统:试验结果参数δ% Ts（ms）阶跃响应曲线Kp Ki Kd1 0.02 1 16.0% 420 见图3—51 0.02 2 36.4% 606 见图3--63 0.02 1 49.4% 500 见图3--73 0.1 1 56.4% 1050 见图3--8下面是依据上表中数据，所得到的相应曲线：图3-1 Kp=1 Ki=0.02 Kd=1 Gp1最满足的曲线图其中，相对稳定裕量γ= 82°穿越频率ωc=230rad/s图3-2 Kp=1 Ki=0.05 Kd=1图3-3 Kp=5 Ki=0.02 Kd=1图3-4 Kp=5 Ki=0.05 Kd=1 图3-5 Kp=1 Ki=0.02 Kd=1图3-6 Kp=3 Ki=0.02 Kd=1图3-7 Kp=1 Ki=0.02 Kd=2图3-8 Kp=3 Ki=0.01 Kd=13、总结一种有效的选择Kp，Ki，Kd方法，以最快的速度获得满足的参数：答：参数整定找最佳，从小到大依次查，先是比例后积分，最终再把微分加，曲线振荡很频繁，比例度盘要放大，曲线漂移绕大湾，比例度盘往小扳，曲线偏离回复慢，积分时间往下降，曲线波动周期长，积分时间再加长，曲线振荡频率快，先把微分降下来，动差大来波动慢，微分时间应加长，志向曲线两个波，前高后低4比1。

计算机控制系统实验一班级：自动化092班姓名：Lcy一、实验目的1：验证闭环系统可以克服干扰。

2：搭建由PID控制器组成的闭环控制系统，测试P、I、D（比例、积分、微分参数）变化对控制系统的影响。

验证PID控制器对不同的控制对象都有控制作用，即控制对象的变动对PID控制器的影响不大。

3：验证PID控制器对大惯性对象的调节不明显。

二、实验步骤1：在Simulink工具箱下构建开环系统，选择合适的对象，仿真观察开环下该系统在阶跃信号和同是阶跃信号的干扰信号的作用下系统的输出情况。

2：将上述开环系统由负反馈构成闭环，其他不变动，观察仿真结果与开环是比较，观察闭环是否可以克服干扰。

3：记录PID控制器的初试参数及初试参数下系统的输出情况，然后先后依次调节P、I、D三个参数，再观察记录系统的输出情况，并比较，得出比例、积分、和微分参数变化下对系统动态特性的影响。

4；保持原来的PID控制器的参数不变，改变控制对象的传递函数，仿真，观察输出情况是否发生变化。

5：将控制对象改成大惯性环节，PID控制器保持不变，然后调节PID 控制器的参数，观察阶跃信号及干扰信号下系统的输出在PID调节下是否有明显改善。

三、实验结果及数据记录1：开环系统系统开环在单位阶跃信号及阶跃干扰信号下的输出情况结果：系统开环时，在单位阶跃信号和阶跃干扰信号的作用下，系统是发散的，很显然是不稳定的。

闭环系统如下：系统闭环下输出情况如下：结果：系统闭环后在0时刻给定阶跃信号，在时刻10时趋于稳定，在时刻50时介入干扰信号，系统又恢复稳定，可见闭环的系统抗干扰性能上明显优于开环系统。

2：初始P 、PI 、PD 的系数都为1===D I p K K K ，被控对象为二阶系统，传递函数为15.01)(2++=s s s Gp K 变大到5 p K 时，系统的输出情况p K 减小到1.0=p K 时，系统的输出情况1==D P K K ；5=I K 时的系统输出1==D P K K ；1.0=I K 时的系统输出1==I P K K ;5=D K 时系统的输出1==I P K K ;1.0=D K 时系统的输出最佳整定：先调节比例、再调节积分、最后调微分下系统的输出情况总的调节参数表格如下：K P K I K D超调调整时间振荡次数1 1 1 0.444 10 20.1 1 1 0.585 26 45 1 1 0.215 25 11 5 1 系统在t=470时开始发散1 0.1 1 0.535 100 11 1 5 0.258 30 21 1 0.1 0.62 100 2310 8 20 0.037 8 1 PID控制规律总结：1：比例调节是对偏差及时反应的，偏差一旦出现，调节立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于K，加大比例系数可以减小稳态误差，但是P K过大会使系比例系数P统动态特性变坏，引起系统振荡，甚至导致系统出现不稳定。

计算机控制技术实验报告基础实验实验目的(1) 了解工业控制机与微机的相同点和不同点。

(2) 掌握利用工业控制语言（梯形图）编写控制循环。

(3) 理解PLC输入点和输出点的关系，模拟量输入与开关量输入的区别，学会在实验室模拟现场调试。

实验要求利用Step7编程软件编写梯形图程序，实现工作台的顺序控制过程，通过输入点和输出点的二极管显示变化调试程序。

实现当按下某一个开关时，模拟控制工作台快速向前的输出灯点亮，说明工作台正在快速向前运动；当拨动另一开关时，模拟快速向前的灯灭，而指示慢速向前的灯亮；当拨第三个开关时，指示慢速向前的灯亮一定的时间后（5秒），指示快速后退的灯亮同时慢速向前的灯灭，直到模拟后退到位开关拨到位后，后退指示灯自动熄灭。

解题思路用I0.0，I0.1，I0.2，I0.3这四个拨动开关控制输出灯的变化，输出灯有Q0.0，Q0.1，Q0.2I0.0 : 控制第一个灯亮I0.1：第二个灯亮的同时第一个灯熄灭I0.2: 2秒后第三个灯亮I0.3: 重置操作，在任何状态下都可以重置，所有灯灭。

下面展示梯形图：图1图2图3图4图1中显示网络1、2、3，由网络1确定Q0.0的亮灭，当I0.0有输入时，由于I0.1、I0.3为常闭，所以Q0.0会点亮。

添加会使Q0.0常亮，不会因I0.0的断开而熄灭。

同理网络2完成Q0.1的点亮功能，I0.3是常闭，完成复位操作，如图2中的网络6。

实现当按下某一个开关时，模拟控制工作台快速向前的输出灯点亮，说明工作台正在快速向前运动；网络3中按下I0.2时，触发M0.0，开始计时，如图2网络4所示，为计时器状态。

当计时时间到达2S时，网络5通，Q0.2亮，同时Q0.1灭，实现当拨第三个开关时，指示慢速向前的灯亮一定的时间后（5秒），指示快速后退的灯亮同时慢速向前的灯灭.网络6中，按下I0.3时，对网络实现重置，所有的灯在按下I0.3时都会熄灭。

实验结果结果情况详见附件中的视频。

5.在弹出的参数窗口中填入想要变换的模拟量，点击变换，在下面的文字框内将算出变换后的数字量。

6.点击确定，在显示窗口观测采集到的数字量。

并将测量结果填入下表2-1:数字量模拟量理论值实测值762460256表2-1五、实验结果画出模拟量与数字量的对应曲线如图2-1：图2-1六、实验结果分析表2-1中计算出理论值，与实验结果比较，分析产生误差的原因系仪器误差、实验软件的精度误差。

七、实验心得本次试验需要进行的连电路、实验软件操作都比较简单，但对于实验原理我们应有更加深刻的理解，对于实验箱内部的A/D转换原理要有所思考，不能只满足与简单的实验表象，而应思考更深层次的问题。

实验三数字PID控制一、实验目的1．研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响。

2．研究采样周期T对系统特性的影响。

3．研究I型系统及系统的稳定误差。

二、实验仪器1．EL-AT-II型计算机控制系统实验箱一台2．PC计算机一台三、实验内容1．系统结构图如3-1图。

图3-1 系统结构图图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds）Gh（s）=（1－e-TS）/sGp1（s）=5/（（+1）（+1））Gp2（s）=1/（s（+1））2．开环系统（被控制对象）的模拟电路图如图3-2和图3-3，其中图3-2对应GP1（s）,图3-3对应Gp2（s）。

图3-2 开环系统结构图1 图3-3开环系统结构图23．被控对象GP1（s）为“0型”系统，采用PI控制或PID控制，可使系统变为“I型”系统，被控对象Gp2（s）为“I型”系统，采用PI控制或PID控制可使系统变成“II型”系统。

4．当r（t）=1（t）时（实际是方波），研究其过渡过程。

5．PI调节器及PID调节器的增益Gc（s）=Kp（1+K1/s）=KpK1(（1/k1）s+1) /s=K(Tis+1)/s式中 K=KpKi , Ti=（1/K1）不难看出PI调节器的增益K=KpKi，因此在改变Ki时，同时改变了闭环增益K，如果不想改变K,则应相应改变Kp。