计算机控制技术范立男实验指导书
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计算机控制实验指导书
目录一．计算机控制实验指导1．概述 (1)2．实验一A/D与D/A 转换 (3)3．实验二数字滤波 (7)4．实验三 D(s)离散化方法的研究 (9)5．实验四数字PID控制算法的研究 (13)6．实验五串级控制算法的研究 (16)7．实验六解耦控制算法的研究 (19)8．实验七最少拍控制算法的研究 (23)9．实验八具有纯滞后系统的大林控制 (28)10．实验九线性离散系统的全状态反馈控制 (30)11．实验十二维模糊控制器 (33)12．实验十一单神经元控制器 (36)二．计算机控制对象实验指导1．实验一直流电机转速计算机控制实验 (39)2．实验二水箱液位计算机控制实验 (41)三．计算机控制软件说明1．概述 (43)2．安装指南及系统要求 (48)3．LabVIEW编程及功能介绍 (49)5．附录 (78)概述一．系统功能特点1．以PC微机为操作台，高效率支持“计算机控制”的教学实验。
2．系统含有高阶电模拟单元，可根据教学实验需要进行灵活组合，构成各种典型环节与系统。
3．系统含有界面友好、功能丰富的软件。
PC微机在实验中，除了用作实验测试所需的虚拟仪器外，还可用作测试信号发生器以及具有很强柔性的数字控制器。
4．系统的硬件、软件设计，充分考虑了开放型、研究型实验的需要。
可自己设计实验内容，构建系统对象，编写控制算法，进行计算机控制技术的研究。
二．系统构成实验系统由上位PC微机（含实验系统上位机软件）、ACCT-I实验箱、USB2.0通讯线等组成。
ACCT-I实验箱内装有以C8051F060芯片（含数据处理系统软件）为核心构成的数据处理卡，通过USB口与PC微机连接。
1．ACCT-I实验箱简介ACCT-I实验箱是一个通用的实验箱。
它主要由电源部分U1单元，信号源部分U2单元，与PC机进行通讯的数据处理单元U3，元器件单元U4，非线性单元U5，U6，U7，模拟电路单元U8～U16组成，详见附图。
计算机控制技术实验指导书
《计算机控制技术》实验指导书安阳工学院电子信息与电气工程学院目录实验一 数字滤波程序设计（设计性）实验二 PID控制器的设计及性能分析实验三 大延迟系统的SIMULINK建模与仿真实验一数字滤波程序设计（设计性）一、实验目的1 掌握数字滤波的设计方法2 培养学生初步的MATLAB编程能力二、实验设备三、实验原理 通过数字滤波来增强其有效信号，消除或减小各种干扰和噪声，从而提高控制精度和系统的可靠性与稳定性。
四、实验内容与要求1 限幅滤波方法：自己构造一个变化缓慢的数字序列作为输入，画图1-1，加入随机干扰，再画图1-2，设计一段限幅滤波程序，并把滤波后的信号画在图1-3，与图1-1进行比较，如果效果不满意，调整程序中的参数，反复调整，直至效果令人满意为止。
（要求三个子图画在一张图片上。
提示：figure，subplot（3，1，1））2 中位值滤波方法：自己构造一个变化缓慢的数字序列作为输入，画图2-1，加入随机干扰，再画图2-2，设计一段中位置滤波程序，并把滤波后的信号画在图2-3，与图2-1进行比较，如果效果不满意，调整程序中的参数，反复调整，直至效果令人满意为止。
（提示：median）3 算术平均滤波方法：自己构造一个变化较快的数字序列作为输入，画图3-1，加入随机干扰，再画图3-2，设计一段算术平均滤波程序，并把滤波后的信号画在图3-3，与图3-1进行比较，如果效果不满意，调整程序中的参数，反复调整，直至效果令人满意为止。
（提示：mean）4 实验完毕后，认真完成实验报告，写出设计的程序并画出相应的图。
实验二 PID控制器的设计及性能分析一、实验目的1 掌握PID控制器的设计方法2 培养学生初步的MATLAB编程能力二、实验设备三、实验原理 PID控制是工业控制中最常用的一种控制规律，通过调整比例系数、积分系数、微分系数，可以得到不同的控制效果。
四、实验内容与要求例：已知某单位负反馈系统开环传递函数如下：如果采用比例（P）控制器进行调节，试绘制比例系数分别为1、4、10、50时的单位阶跃响应曲线，并分析比例控制器对控制系统性能的影响。
计算机控制技术基础实验指导书
第一部分计算机控制实验系统使用说明计算机控制实验系统构成及说明第一节计算机控制实验系统构成计算机控制实验系统由以下六个模块组成(1)计算机控制实验模块(2)信号源模块(3)控制对象模块(4)数据采集卡模块(5)实验模板程序模块(6)PC机控制模块各模块相互交联关系框图见图1-1所示：图1-1各模块相互交联关系图计算机控制实验装置的布置简图见图1-2所示。
图1-2计算机控制装置简图第二节计算机控制实验系统说明计算机控制实验系统是由上位PC微机（含PCI-1711数据采集卡及驱动软件），ACCC-Ⅲ实验装置，连接电缆线等组成。
1. ACCC-Ⅲ实验装置简介ACCC-Ⅲ实验装置是一个通用的计算机控制实验装置。
它主要包括电源部分U1单元，信号源部分U2单元，与PC机进行通讯的数据处理单元U3,自由插件端子单元U4,模拟电路单元U6~U14以及电机转速、温度、水槽液位控制单元组成，详见附图。
(1) U1电源单元：包括电源开关，保险丝，提供±5V,±15V,0V,1.2~15V可调电压的输出。
(2) U2信号源单元：包括周期性正弦信号,周期性斜坡、方波、抛物线信号，频率幅值可调。
其中斜坡、方波、抛物线信号幅值范围为：0V-10V,频率范围为：0.13Hz-8.3Hz；正弦信号的幅值范围为：0V-5V,频率范围为：低频0.5Hz~81Hz,高频63Hz~10kHz。
(3) U3数据处理单元:PCI-1711数据采集卡在实验装置上的接口端子，通过RS232串行口与上位PC机进行通讯。
(4) U4提供实验所需的电容、电阻、电位器，提供插接电路，可以根据实验需要自行选择连接的元器件。
(5) U5提供16个开关量作为PCI-1711数据采集卡数字量输入的测试信号，16个LED指示灯作为数据采集卡数字量输出控制单元。
(6) U6~U14为运算放大器、电阻及电容等器件组成的模拟电路单元，由场效应管组成的电路用于锁零。
计算机控制技术实验指导书
计算机控制技术实验指导书微机原理实验室2012—3--21一、课程简介：本课程主要介绍计算机控制系统的组成原理、基本类型、设计方法和应用举例。
主要内容有：绪论（包括计算机监控系统的基本构成、类型和发展趋势）、数据通信基础、通道与I/O 接口、控制算法的计算机实现、常用软件技术、基于个人计算机的监控系统、基于PLC的计算机监控系统、现场总线技术、集散控制系统、计算机监控系统设计方法、计算机监控系统应用举例。
本实验的具体任务：1．通过实验，加深学生对微型计算机控制系统的认识和理解。
2．掌握基本控制方法的物理意义和实现方法。
3．能够设计基本的微机控制系统，掌握微机控制系统的软硬件设计方法。
二、课程实验目的与要求：本课程的教学目的在于通过教学使同学们掌握计算机监控系统的基本原理，掌握常用的硬件和软件设计方法，了解计算机监控技术的应用现状、最新发展以及发展趋势，掌握计算机监控系统的基本开发技术等。
具体体现在以下几方面：1．在实验过程中，教育学生养成良好的实验习惯，独立完成实验的全过程，爱护仪器和设备；遵守纪律，树立良好的学风，使学生了解实验的重要性以及实验课程的地位和作用；2．注意培养学生的科学实验能力，逐步提高排除故障、发现问题和解决问题的能力，培养学生进行微机软硬件的设计、调试的能力；3．拓宽和加深学生对已学过的理论知识的理解，培养学生实际应用能力，从而掌握比较全面的专业知识。
4．通过学生动手编程和电路连接，熟悉微型计算机控制系统的组成，让学生掌握微型计算机技术的实际应用方法和技能，掌握常用控制方法的程序设计。
5．实验完成后必须按时提交实验报告。
三、考试（考核）方式：根据实验报告、实验中的动手能力和解决实际问题的能力综合考核。
实验报告成绩占课程总成绩的40％。
实验中的动手能力和解决实际问题的能力考核占总成绩的60％。
四、场地与主要设备及消耗性器材1．场地：微机原理实验室面积:120平方米2．所用设备：微型计算机、EL-MUT-III微机原理实验箱、示波器等。
计算机控制实验指导书0710
四、实验报告
1、画出被控对象模拟电路图
2、计算G(S)，A，B，C。
3、计算离散化模拟参数G，H，并与计算机计算结果比较。
4、计算希望的系统单位阶跃响应指标中的超调量σp%和调节时间Ts并与实时控制结果比较。
五、状态观测器软件流程图
（yk为当前系统输出，yk1为上一次系统输出，xk1为上一次的观测阵）
随机配备的SAC-CCT软件包设计了计算机控制技术的九个实验，所有的计算机控制技术实验都是在这套装置上进行的。
安全使用说明（使用前请您务必了解）
为有效、安全地使用实验箱，请遵守以下规定。
1.您在将实验箱盖打开后，请用箱体两边的支撑脚将箱盖撑住，避免在进行试验过程中箱盖突然下落将您的手砸伤或损坏仪器设备。
2
(1)实验模拟电路如图3—3
(2)系统闭环结构图见图3—4
(3)数字滤波器的递推公式
模拟滤波器的传递函数：GL(S) = ( T1S + 1 )/( T2S + 1 )
利用双线性变换得数字滤波器的递推公式：UK=q0UK-1+q1eK+q2eK-1
其中：q0=( T-2T2)/( T+2T2)q1=q2=( T-2T2)/( T+2T2)
7.在进行炉温控制实验时，应避免炉温超过70℃长时间运等，政治路线则将降低炉体使用寿命；而且还要小心以免将手烫伤。
8.电机条应避免直流电机长时间高速旋转。
9.实验中大部分实验设备如数据通道接口板、数据通讯线、实验平台、直流电机条、温控炉等设备都是精密装置，实验中务必注意正确使用和妥加爱护。
实验一
一、实验目的
五、
（ek为误差，ek1为上一次的误差，ek2为误差的累积和，uk是控制量）
1、画出被控对象模拟电路图
2、计算G(S)，A，B，C。
3、计算离散化模拟参数G，H，并与计算机计算结果比较。
4、计算希望的系统单位阶跃响应指标中的超调量σp%和调节时间Ts并与实时控制结果比较。
五、状态观测器软件流程图
（yk为当前系统输出，yk1为上一次系统输出，xk1为上一次的观测阵）
随机配备的SAC-CCT软件包设计了计算机控制技术的九个实验，所有的计算机控制技术实验都是在这套装置上进行的。
安全使用说明（使用前请您务必了解）
为有效、安全地使用实验箱，请遵守以下规定。
1.您在将实验箱盖打开后，请用箱体两边的支撑脚将箱盖撑住，避免在进行试验过程中箱盖突然下落将您的手砸伤或损坏仪器设备。
2
(1)实验模拟电路如图3—3
(2)系统闭环结构图见图3—4
(3)数字滤波器的递推公式
模拟滤波器的传递函数：GL(S) = ( T1S + 1 )/( T2S + 1 )
利用双线性变换得数字滤波器的递推公式：UK=q0UK-1+q1eK+q2eK-1
其中：q0=( T-2T2)/( T+2T2)q1=q2=( T-2T2)/( T+2T2)
7.在进行炉温控制实验时，应避免炉温超过70℃长时间运等，政治路线则将降低炉体使用寿命；而且还要小心以免将手烫伤。
8.电机条应避免直流电机长时间高速旋转。
9.实验中大部分实验设备如数据通道接口板、数据通讯线、实验平台、直流电机条、温控炉等设备都是精密装置，实验中务必注意正确使用和妥加爱护。
实验一
一、实验目的
五、
（ek为误差，ek1为上一次的误差，ek2为误差的累积和，uk是控制量）
计算机控制试验指导书
计算机控制技术实验指导书三、实验报告要求1）体会1、2的用法；2）对3、4写出程序及上机的结果实验三 控制系统仿真基础一、实验目的及要求：1. 掌握用简单函数命令实现连续函数的离散化的方法；2. 掌握求简单闭环脉冲传递函数的方法及系统分析方法。
二、实验设备： 1、微型机一台。
2、MA TLAB 软件 三、实验内容：1、设连续系统传递函数为 f(t)=1*1(t), f(t)=t, f(t)=)cos(t eatω- ，用简单命令函数求其Z 变换2、已知闭环离散系统如图3.1所示，其前向信道的零阶保持器与连续部分传递函数分别为se G TSh --=1,)1(1+=s s G p ，当采样周期为1s ，（1）试求闭环系统的脉冲传递函数，（2）计算系统的特征根（3）若输入信号为单位阶跃信号r （t ）=1（t ），计算系统的稳态误差。
（4）系统的频域指标和单位阶跃时域响应曲线图3.1 闭环离散系统四、实验报告的要求 写出相应的程序及上机结果实验四PID控制实验一、实验目的：１、熟悉PID控制方法的控制规律。
２、掌握不同P、I、D参数对控制系统的影响。
３、掌握采样时间变化对系统的影响。
4、熟悉SIMULINK 工作环境及特点；5、熟悉控制线性系统仿真常用基本模块的用法；6、掌握SIMULINK 的建模与仿真方法。
二、实验设备：1、微型机一台。
2、MA TLAB软件三、实验原理及实验内容（a）单输入阶跃信号典型PI环节控制（b）系统传递函数PID控制图4.1 PID控制原理用M文件编程或SIMULINK建立被控对象的传递函数如图4.1所示，系统输入为单位阶跃信号，a图为简单阶跃信号PI环节控制，分别取Kp1=5,Ki1=0.5；Kp2=4.2,Ki2=2.3；Kp3=6.7,Ki3=3.2，总结不同的参数设置对系统的影响。
b 图PID 控制器传递函数为)11(S T ST Kp Gs D I ++=系统传递函数Go=)4)(3)(2)(1(10++++s s s s 采用PID 控制器进行闭环调节。
计算机控制技术实验指导书.
计算机控制技术实验指导书实验一动、静态LED扫描一、实验目的观察LED数码管动态和静态显示，掌握动态显示和静态显示电路设计方法。
二、实验器材Proteus仿真软件、pC机三、实验原理略（自行补充）四、实验步骤实验连线图1．上排的三个数码管用静态扫描方式，可以显示下排动态扫描数码管的时间间隔；说明硬件连接方式。
2.下排的6个数码管用动态扫描方式，显示运行总时间；说明硬件连接方式。
3.一个独立的按键K1接到P3.2管脚，即外部中断0管脚，每按一次，可增加动态扫描时间间隔；说明其原理。
4.动态扫描时间间隔，分成1ms，10ms，30ms，50ms，80ms，100ms，500ms5.不同的动态扫描时间间隔，可看到下排6个LED不同的显示情况，记录观察到的现象，幷说明原因。
6.写出该程序代码（语言不限），要求带有注释。
五、实验结论实验二AD采样实验一、实验目的1．学习A/D转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809芯片的使用实验设备二、实验器材PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，SST51系统板一块，USB线一条，串口线一条二、实验原理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。
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。
这里用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。
计算机控制技术 实验指导书
中国矿业大学银川学院《计算机控制技术》实验指导书机电动力与信息工程系季新芳编二0一三年十月第1章课程简介、实验项目及实验要求一、课程简介《计算机控制技术》是一门实践性很强的课程。
加强这门课程的实验教学可以起到重要的作用，有利于提高人才的培养质量，巩固和宽展实际的动手能力，实现知识向能力的转化。
实验的任务是使学生掌握计算机控制系统组成原理、设计方法和技术，培养学生设计和调试的能力，为今后从事工程应用和科学研究打好基础。
二、教学基本要求以提高学生实际工程设计能力为目的，通过实验和训练，使学生熟悉一种工程上常用的实验参数整定法。
三、实验项目与类型四、实验报告要求（1）学生在进行实验前应复习《计算机控制技术》等教材中的与实验相关的理论知识，认真阅读实验指导书及与其有关的参考资料，明确实验要求，做好实验准备。
（2）实验报告应按实验指导书的要求根据原始记录做出，于规定时间内交到指导教师处。
（3）要独立写出严谨、有理论分析、实事求是、文理通顺、字迹端正、图表清楚的实验报告。
数据真实、准确，结论明确。
报告要有经指导教师签字后的原始记录。
（4）实验报告应包括以下几个部分：①实验名称、班级、姓名、学号、实验日期②实验目的③实验内容及原理线路图④数据处理⑤实验总结：对实验结果和实验中的现象进行简明的分析并做出结论或评价；对本人在实验全过程中的经验、教训、体会、收获等进行必要的小结。
⑥提出对改进实验内容、安排、方法设备等的建议或具体设想。
（5）对数据处理的具体要求①将原始记录中要用到的数据整理后列表，并写明其实验条件；需要计算的加以计算后列入表中，同时说明所用的计算并以其中一点数据代入来说明计算过程。
②计算参数或性能等时，要先列出公式，然后代入数字，直接写出计算结果。
③对绘制曲线的要求：·绘制曲线可选用坐标纸。
使用时曲线的位置大小应适中，不要太小且偏于一方。
需要比较的各条曲线应画在同一坐标纸上。
·各坐标轴应标明代表物理量的名称和单位所用比例尺应方便作图和读数。
计算机控制技术实验指导书
计算机控制技术实验指导书实验一数/模转换实验一．实验目的及要求1、掌握数/模转换器DAC0832芯片的性能、使用方法及对应的硬件电路。
2、编写程序控制D/A输出的波形，使其输出周期性的三角波。
二．实验设备PC机一台、ADEK-labACT教学实验系统一台三．实验说明图1-1 数摸转换电路图数/模转换器（B2）单元电路图见图1-1所示。
程序流程如图1-2所示。
四．实验内容及步骤在实验中欲观测实验结果时，只要运行LABACT程序，选择微机控制菜单下的数/模转换实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，可选用虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。
测孔连线：数/模转换器（B2）单元OUT1→虚拟示波器（B3）输入端CH1（选X1档）五．思考题1. 写出产生三角波形的汇编程序。
2. 试改变各信号频率，通过增减延时观察波形的变化。
六．预习要求1. 熟悉数/模转换原理。
2. 学习数/模转换的方法。
3. 熟悉汇编语言。
图1-2 程序流程图计算机控制技术实验指导书实验二模/数转换实验一．实验目的及要求1、了解模/数转换器A/D芯片ADC0809转换性能及编程。
2、编制程序通过0809采样输入电压并转换成数字量值。
二．实验设备PC机一台、ADEK-labACT教学实验系统一台。
三、实验说明A/D转换器大致有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近法A/D转换器，精度，速度，价格适中；三是并行A/D转换器，速度快，价格也昂贵。
实验用的ADC0809属第二类,是八位A/D转换器。
典型采样时间需100us。
编程中应该保证A/D转换的完成，这可以在程序中插入适当延时代码或监视EOC信号的电平来实现。
后一种方式尤其适合采用中断处理。
图2-1 模/数转换器电路图模/数转换器（B8）单元电路图见图2-1所示。
ADC0809的片选在实验机内部已固定为0A0H。
计算机控制技术实验指导书
《计算机控制技术》实验指导书目录ZZY—JK01 计算机控制实验板各功能模块应用――――――――――――――1 Visual Studio 2005开发环境认识―――――――――――――――――――2 VB .NET语言程序设计――――――――――――――――――――――――7 计算机并口控制花样灯实验―――――――――――――――――――――12 计算机并口控制数码管显示实验―――――――――――――――――――22 计算机串口控制数字输出――――――――――――――――――――――31 计算机串口检测开关量变化实验―――――――――――――――――――34 计算机并口检测开关量变化实验―――――――――――――――――――42 PC机与单片机的串口通信实验――――――――――――――――――－―46ZZY-JK01 计算机控制技术实验板各功能模块应用ZZY-JK01计算机控制技术实验板的设计特别适用于练习个人计算机上的串行端口及并行端口的相关IO功能，并提供串并行通信的各类数据传输及控制实验，是一个相当好用的学习实验板，可以通过串行通信端口（RS-232）或是并行通信端口（LPT）实验相关IO操作，也可以从其中学习检测控制的基本原理等等。
另外，ZZY-JK01 计算机控制技术实验板还可以作为单片机实验开发板使用。
其特点：含有串行端口和并行端口含有ISP接口，支持AT公司的下载线（AT的下载线支持89S51和89S52）含有232接口，支持串口通讯实验、仿真芯片自举、SST仿真模块在线硬件仿真，通过此接口可直接支持各种类型的嵌入式仿真器7805、USB双电源口可选：双电源口的选择自动切换，无需跳线手动选择，只要二者有一个接通，会自动选择得电接口含有USB过流保护电路金属膜电阻、4位一体数码管、圆孔晶振插座......全部选用优质零件，如果你了解PIC芯片的管脚排列，那么只要做一个适配器PCB，它就可以支持对PIC 芯片的试验了4*4键盘开关电路扩张非常方便，P0，P1，P2，P3，可以全部自行扩张。
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百度文库《计算机控制技术》实验指导书目录实验一：A/D、D/A转换实验 (2)实验二：数字PID实验 (4)实验三：大林算法 (8)实验四：炉温控制实验 (11)实验一：A/D 、D/A 转换实验一、实验目的与要求1、掌握A/D 、D/A 转换原理2、熟悉8位A/D 、D/A 转换的方法。
二、实验类型验证性三、实验原理及说明1、通过数据通道接口板完成8位D/A 转换的实验，转换公式如下：VV K K K V U ref ref o 52/)222(8006677+=+++=例如：数字量=01010001 K 7=0，K 6=1，K 5=0，K 4=1，K 3=0，K 2=0，K 1=0，K 0=1 模拟量0.12/)222(8006677=+++=K K K V U ref o实验中，根据输入的数字量，D/A 转换为模拟量，其结果经A/D 采集并显示在计算机上。
实验示意图见图1-1。
图1-1 实验示意图2、通过数据通道接口板完成8位A/D 转换的实验，转换公式如下： 数字量=模拟量/N 2Vref 。
其中N 是A/D 转换器的位数，Vref 是基准电压。
例如：N=8 Vref= 模拟量= 则数字量=×28=51（十进制）实验中设置的模拟量由D/A 转换取得，此模拟量经A/D转换为数字量，并显示在计算机上。
实验示意图见图1-2。
图1-2 实验示意图序 号 名 称主要用途 1 SAC-CCT 计算机控制技术教学实验系统构成实验所需的硬件电路2PC 机输入参数，观察运行结果五、实验内容和步骤（一）1、将图1-1所示模拟电路连接好，将输入端ui与数据通道接口板上的DA0连接，输出端uo与实验平台信号引出区的IN0孔连接。
（在实验1～4中涉及运放电路板及ui及uo 均按此连线，不再赘述）。
将拔掉短路子J1、J2。
2、启动计算机，运行“系统设置”菜单，选择串口。
（在实验1～4中同此，不再赘述，如不选择，则设为默认值，选择COM1通讯端口。
）3、打开“计算机控制技术”，打开“实验选择”菜单，选择“D/A数模转换”实验。
4、选择“参数设置”命令，设置采样周期，采样点数和设定电压。
5、选择“运行观测”命令，观察阶跃响应曲线，改变模拟电路参数后，在重新观察阶跃响应曲线的变化。
6、为了更好观察曲线，在“参数设置”命令中，设置“曲线放大”倍数，“运行观测”。
7、记录波形及数据（保存结果、打印图像）。
8、连接其他电路，重复步骤3、4、5、6。
（二）1、将图1-2 所示模拟电路连接好，输入端和输出端分别接DA0和IN0。
将拔掉短路子J1、J2。
2、启动计算机，运行“”计算机控制技术”，打开“实验选择”菜单，选择“A/D数模转换”实验。
3、选择“参数设置”命令，设置采样周期，采样点数和设定电压。
4、为了更好观察曲线，在“参数设置”命令中，设置“曲线放大”倍数，“运行观测”。
5、记录波形及数据（保存结果、打印图像）。
六、实验数据处理与分析1、画出数字量与模拟量的对应曲线。
2、计算出理论值，将其与实验结果比较，分析产生误差的原因。
七、预习与思考题1、A/D转换、D/A转换的基本原理。
2、数字量转换成模拟量，模拟量转换成数字量的公式。
实验二 数字PID 控制一、实验目的与要求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Ⅱ型系统的稳态误差。
二、实验类型验证性三、实验原理及说明1、系统结构图示于图2-1。
图2-1图中))11.0(/(1)())11.0)(15.0/((5)(/)1()()/1()(21+=++=-=++=-S S S G S S S G Se S G S K S K K S G P P TS h d i P C2、开环系统（被控对象）的模拟电路图分别示于图2-2和图2-3，其中图2-2对应)(1S G P ，图2-3对应)(2S G P3、被控对象)(1S G P 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)(2S G P 为“Ⅰ型”系统，采用PI 控制或PID 控制，可使系统变为“Ⅱ型”系统。
图2-2图2-34、当r(t)=1(t)时研究其过渡过程。
5、PI 调节及PID 调节器的增益。
SS T K S S K K K S K K S G i i i P i P C /)1(/)1)/1(()/1()(+=+=+= 式中)/1(i i i P K T K K K ==不难看出PI 调节器的增益i P K K K =，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 ，采用PID 调节器相同。
6、PID 递推算法：如果PID 调节器输入信号为e(t)，其输出信号为u(t)，则离散的递推算法如下：)(12--++=K K d K i K P K e e K e K e K U其中2K e 是误差累积和。
序 号 名 称主要用途 1 SAC-CCT 计算机控制技术教学实验系统构成实验所需的硬件电路2PC 机输入参数，观察运行结果五、实验内容和步骤1、连接运放电路板的电源线（±12V ，GND ），并将图2-2所示的模拟电路连接好，输入端和输出端分别接DA0、IN0。
2、启动计算机，运行“”计算机控制技术”，打开“实验选择”菜单，选择“数字PID 控制”实验。
3、在命令菜单中选择“参数设置”，进入参数显示窗口，设置采样周期（单位为ms ），采样点数，输出电压及Kp ，Ki ，Kd 各参数。
4、选择“运行观测”命令，观察响应波形。
5、改变参数Kp ，Ki ，Kd 的值，重复步骤4。
6、取满意的Kp ，Ki ，Kd ，观察稳态误差。
7、连接图2-3所示模拟电路，重复上述步骤。
8、记录波形及数据。
（保存结果，打印图像）9、实验结束，单击“退出实验”六、实验数据处理与分析1、画出实验的模拟电路图。
2、当被控对象为)(1S G P 时，取过渡过程为最满意时的Kp ，Ki ，Kd ，画出校正后的波特图，查出相位稳定裕量γ和穿越频率ωc 。
3、总结一种有效选择Kp ，Ki ，Kd 的方法，以最快的速度获得满意的参数。
七、预习与思考题1、PID 控制器中P 、I 、D 三个环节的作用是什么？2、PID 的参数整定方法。
八、PID 算法流程图（e K 为误差，e K1为上一次误差，e K2为误差的累积和，u K 是控制量）实验三 大林算法一、实验目的与要求1、掌握大林算法的特点及适用范围。
2、了解大林算法中时间常数T 对系统的影响。
二、实验类型验证性三、实验原理及说明1、被控实验对象的构成（1）惯性环节的模拟电路及传递函数：12)(1+=S S G τ 其中 2.01=τ图3（2）纯延时环节的构成与传递函数NTS e S G -=)(T 为采样周期，N 为正整数的纯延时个数。
由于纯延时环节不易用电路实现，在软件中由计算机实现。
（3）被控对象的开环传递函数为：)1/(2)(1+-=-S e S G NTS τ2、大林算法的闭环传递函数：)1/()(0+=-S e S G NTS ττ为大林时间常数3、大林算法的数字控制器：)))1(1)(1(/()1)(1()(1/1/1/11//---------------=N T T T T T z e z e e K z e e z D τττττ设τ/1T e K -= 1/2τT e K -= 2.01=τ τ大林时间常数 K=211211212112)1)(()()1()1()(------+-+---=-N K K K K K U K KK K U K KK K e K K e K U KK K序 号 名 称主要用途 1 SAC-CCT 计算机控制技术教学实验系统构成实验所需的硬件电路2PC 机输入参数，观察运行结果五、实验内容和步骤1、将模拟电路在运放电路板上连接好。
2、启动计算机，运行“计算机控制技术”，打开“实验选择”菜单，选择“大林算法”实验。
3、在命令菜单上选择“参数设置”命令，进入参数设置窗口，设置采样周期、采样点数，输出电压和大林时间常数。
4、选择“运行观测”命令，观察响应波形。
六、实验数据处理与分析1、分析开环系统的阶跃响应曲线。
2、画出闭环的阶跃响应曲线，并求出超调量和响应时间。
3、分析大林时间常数对系统稳定性的影响。
七、预习与思考题1、大林算法适合于什么类型的被控对象？2、大林算法的闭环传递函数是什么？3、大林算法的数字控制器的设计步骤。
八、大林算法软件流程图（e K 为误差，e K1为上一次误差，u K 是控制量，u K1是上一次的控制量） （u Kn1是上N+1次的控制量）实验四炉温控制实验一、实验目的与要求1、了解炉温控制系统的特点。
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控制器参数的整定方法。
二、实验类型综合性三、实验原理及说明图4-11、系统结构表示于图4-1。
图中)1/(1)(/)1()()/1()(+=-=++=-TSSGSeSGSKSKKSGPTShdiPC2、系统的基本工作原理系统由两大部分组成，第一部分由计算机、数据通道接口板和微机实验平台组成，完成温度信号采集、PID运算、产生控制双向可控硅的触发信号；第二部分为炉温控制实验板，完成温度控制及传感器信号放大，第二部分电路原理图见图4-2。
在炉温控制实验板上，温度检测元件采用热敏电阻Rt，其阻值变化由双臂电桥变换成电压信号，经放大电路为0～5V信号，送A/D转换器（ADC0809）转化为数字信号。
系统采用双向可控硅应用过零触发方式，在每个控制周期（与采样周期相等），控制输入电阻丝的正弦波个数，即通过控制输入电阻丝平均功率的大小来达到控制温度的目的，图中，AC15V电源由实验平台从它与炉温控制实验板的连接插脚Rt、R1处提供。
图4-2PID 递推算法如果PID 调节器输入信号为e(t)，其输出信号为u(t)，则离散的递推算法如下：)(12--++=K K d K i K P K e e K e K e K U其中2K e 是误差累积和。
序 号 名 称主要用途 1 SAC-CCT 计算机控制技术教学实验系统构成实验所需的硬件电路2PC 机输入参数，观察运行结果五、实验内容和步骤1、连接炉温控制板的电源线（±12V ，GND,+5V ）,将Rt ， R1连至炉体相应插口，将Vo 与IN0，CK 与相连。
2、运行“计算机控制技术”，打开“实验选择”菜单，选择“炉温控制”实验。
3、在命令菜单上选择“参数设置”命令，进入参数设置窗口，设置采样周期及Kp ，Ki ，Kd 各参数。