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计算机控制技术实验报告实验一 信号的采样与保持一、实验目的1．熟悉信号的采样和保持过程。
2．学习和掌握香农(采样)定理。
3．学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。
二、实验设备PC 机一台，TD-ACS 实验系统一套，i386EX 系统板一块。
三、实验原理香农（采样）定理：若对于一个具有有限频谱（max ωω<）的连续信号)(t f 进行采样，当采样频率满足max 2ωω≥s 时，则采样函数)(t f *能无失真地恢复到原来的连续信号)(t f 。
m ax ω为信号的最高频率，s ω为采样频率。
四．实验内容1．采样与保持编写程序，实现信号通过 A/D 转换器转换成数字量送到控制计算机，计算机再把数字量送到 D/A 转换器输出。
实验线路图如图2-1所示，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，其它线系统已连好。
图2-1 采样保持线路图控制计算机的“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，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259的“7”号中断，用作采样中断。
正弦波单元的“OUT ”端输出周期性的正弦波信号，通过模数转换单元的“IN7”端输入,系统用定时器作为基准时钟（初始化为10ms ），定时采集“IN7”端的信号，转换结束产生采样中断，在中断服务程序中读入转换完的数字量，送到数模转换单元，在“OUT1”端输出相应的模拟信号。
由于数模转换器有输出锁存能力，所以它具有零阶保持器的作用。
采样周期T= TK×10ms，TK 的范围为01~ FFH ，通过修改TK 就可以灵活地改变采样周期，后面实验的采样周期设置也是如此。
零阶采样保持程序流程图如图2-2所示。
图2-2 零阶采样保持程序流程图实验步骤：（1）参考流程图2-2编写零阶保持程序，编译、链接。
（2）按照实验线路图2-1接线，检查无误后开启设备电源。
（3）用示波器的表笔测量正弦波单元的“OUT ”端，调节正弦波单元的调幅、调频电位器及拨动开关，使得“OUT ”端输出幅值为3V ，周期1S 的正弦波。
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。
计算机控制技术实验报告实验一系统认识及程序调试练习实验目的1．掌握TD-ACC+实验教学系统联机软件中的各菜单功能，熟练掌握其中的程序编辑、编译、链接、加载及调试方法。
2．了解TD-ACC+实验教学系统的系统资源及硬件操作环境。
实验设备PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套实验内容1．阅读“第一部分i386EX 系统板介绍”，了解TD-ACC+实验教学系统的构成；2．读懂实验程序，对实验程序进行编辑、编译、链接、加载及调试练习。
实验原理调试下列程序：在显示器上显示一行26个英文字母，换行后重复进行。
第一种实现方法：显示两行字母之间的延时时间采用软件延时方式。
实验程序1（采用软件延时方式）CODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV CX,001AH ；显示字符个数（26）→CXMOV AH, 01MOV AL, 13INT 10H ；显示换行CALL DELAY ；调用延时子程序MOV AL,41H ；送字符‘A’的ASCⅡ码AGAIN: MOV AH,01 ；显示一个字符INT 10HINC AL ；下一显示字符的ASCⅡ码LOOP AGAIN ；连续显示26个字母JMP START ；重复进行DELAY: PUSH CX ；延时子程序MOV CX,0FFFFH DEL1: PUSH AX POP AX LOOP DEL1POP CX RET CODE ENDSEND START第二种实现方法：显示两行字母之间的间隔时间用内部定时器8254进行控制，时间到由定时器的OUT 端发出脉冲信号到中断控制器8259的中断信号输入端，向CPU 请求中断，在中断程序中完成显示一行字母的功能。
硬件接线如图1-1，用排线将i386内部1#定时器输出OUT1连接到8259的一个中断请求端IRQ7。
8254与8253类似，它们的编程方式是兼容的，其控制字格式如下：SC 1 SC 0——所选计数器 0 0 计数器0 0 1 计数器1 1 0 计数器2 1 1 无意义 RW 1 RW 0——读/写格式 0 0 锁定当前计数值（供CPU 读取） 0 1 只读/写低8位 1 0 只读/写高8位 1 1 先读/写低8位，后读/写高8位M 2 M 1M 0——工作方式选择 0 0 0 方式0 0 0 1 方式1 X 1 0 方式2 X 1 1 方式3 1 0 0 方式4 1 0 1 方式5 BCD ——计数格式 0 计数器按二进制格式计数 1 计数器按BCD 码格式计数实验程序2（采用定时中断方式） CODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV AX,OFFSET IRQ7；填写8259的7号中断矢量入口地址的偏移量 MOV SI,003CH ；填写8259中断7的中段矢量 MOV [SI],AX ；填偏移量矢量 MOV AX,CS ；填写8259中断矢量入口地址的段地址 MOV SI,003EH ；填写7号中断段地址矢量 MOV [SI],AXCLI ；关系统总中断 CALL SYSINTI ；调用系统初始化子程序 MOV DX,0F043H MOV AL,076H ；初始化1＃定时器 OUT DX,ALMOV DX,0F041H图1-1MOV AL,10H ；定时10ms时间常数低8位OUT DX,AL ；写1#定时器定时常数的低字节MOV X,0F041HMOV AL,27H ；定时10ms时间常数高8位OUT DX,AL ；写1#定时器定时常数的高字节MOV BX,64HMOV AH, 01MOV AL, 13INT 10H ；显示换行AGAIN: STI ；打开系统总中断HLT ；停机等待直到有中断产生JMP AGAIN ；继续IRQ7: DEC BXJNZ FINISHMOV BX,64HMOV CX,001AHMOV AL,41HAGAIN1: MOV AH,01INT 10HINC ALLOOP AGAIN1MOV AH, 01MOV AL, 13INT 10HFINISH: MOV AL,20H ；中断结束OUT 20H,ALIRET ；中断返回SYSINTI: MOV AX,8000H ；系统初始化子程序（已保存在机器中）OUT 23H,AL ；扩展IO使能XCHG AL,AHOUT 22H,ALOUT 22H,AXMOV DX,0F822H ；初始化管脚配置P2CFG，配置CS0#MOV AL,70HOUT DX,ALMOV DX,0F824H ；初始化管脚配置P3CFG,配置主片IRQ7MOV AL,0B2HOUT DX,ALMOV DX,0F832H ；初始化管脚配置INTCFGMOV AL,0AHOUT DX,ALMOV DX,0F834H ；初始化管脚配置TMRCFGMOV AL,15H ；将GATE1接VCCOUT DX,ALMOV AL,11H ；初始化主片8259OUT 20H,ALMOV AL,08HOUT 21H,ALMOV AL,04HOUT 21H,ALMOV AL,01HOUT 21H,ALMOV AL,6FH ；写主片8259的中断屏蔽字，允许主片的IRQ7(用OUT 21H,AL 户程序使用)和IRQ4(系统通讯用)MOV AL,11H ；初始化从片8259OUT 0A0H,ALMOV AL,30HOUT 0A1H,ALMOV AL,02HOUT 0A1H,ALMOV AL,01HOUT 0A1H,ALMOV AL,0FFHOUT 0A1H,ALRETCODE ENDSEND START实验步骤1．打开微机及实验系统电源。
实验报告课程名称：控制理论（乙）指导老师：成绩：__________________实验名称：典型环节的电路模拟实验类型：________________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1．熟悉THBDC-2型控制理论·计算机控制技术实验平台及“THBDC-2”软件的使用；2．熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。
二、实验设备1．THBDC-2型控制理论·计算机控制技术实验平台；2．PC机一台(含“THBDC-2”软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接口线。
三、实验内容1．设计并组建各典型环节的模拟电路；2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响。
四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。
熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析十分有益。
本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，其原理框图如图1-1所示。
图中Z1和Z2表示由R、C构成的复数阻抗。
1．积分（I）环节积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。
它的传递函数与方框图分别为：设U i(S)为一单位阶跃信号，当积分系数为T时的响应曲线如图1-1所示。
图1-12．比例微分(PD)环节比例微分环节的传递函数与方框图分别为：)1()1()(112CSRRRTSKsG+=+=其中CRTRRK D112,/==设U i(S)为一单位阶跃信号，图1-2示出了比例系数(K)为2、微分系数为T D时PD的输出响应曲线。
图1-23．惯性环节惯性环节的传递函数与方框图分别为：1)()()(+==TSKSUSUsGiO当U i(S)输入端输入一个单位阶跃信号，且放大系数(K)为1、时间常数为T时响应曲线如图1-3所示。
.《计算机控制技术》实验报告班级：学号：姓名：信息工程学院2016-2017-2实验1：D/A转换实验实验名称：D/A转换实验一．实验目的学习D/A转换器原理及接口方式，并掌握TLC7528芯片的使用。
二．实验原理TLC7528芯片，它是8位、并行、两路、电压型输出数模转换器。
会将数字信号转换成模拟信号。
三．实验容本实验输入信号：8位数字信号本实验输出信号：锯齿波模拟信号本实验数/模转换器：TLC7528输出电路预期实验结果：在虚拟示波器中显示数字信号转换成功的锯齿波模拟信号的波形图。
四．实验结果及分析记录实验结果如下：结果分析：为什么会出现这样的实验结果？请用理论分析这一现象。
D/A就是将数字量转化为模拟量，然后通过虚拟示波器显示出来，表现为电压的变化。
1.实验2：采样与保持实验实验名称：信号采样与保持一．实验目的1.熟悉信号的采样与保持过程2.学习和掌握采样定理3.学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号二．实验原理香农(采样) 定理：若对于一个具有有限频谱(|W|<Wmax)的连续信号f (t)进行采样，当采样频率满足Ws≥2Wmax 时，则采样函数f*(t) 能无失真地恢复到原来的连续信号f(t)。
Wmax 为信号的最高频率，Ws 为采样频率。
三．实验容本实验输入信号：正弦波模拟信号本实验输出信号：正弦波数字信号本实验采样信号：方波预期实验结果：1.在模拟示波器中成功显示采样与保持的正弦波信号。
2.成功在模拟示波器中还原输入的正弦波信号。
四．实验结果及分析记录实验结果如下：零阶保持增大采样周期失真3.直线采值二次曲线结果分析：为什么会出现这样的实验结果？请用理论分析这一现象。
实验3：数字滤波实验实验名称：数字滤波一．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二．实验原理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：三．实验容本实验输入信号：正弦信号干扰信号本实验输出信号：正弦波模拟量本实验采样信号：周期为5ms的方波本实验被控对象：预期实验结果：输入为带有毛刺的正弦波，经过滤波后，输出为正弦波信号四．实验结果及分析记录实验结果如下：5.结果分析：不同采样周期对实验结果的影响，使用理论分析这一结果。
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。
计算机控制系统实验报告计算机控制系统实验报告引言计算机控制系统是一种利用计算机技术对各种设备和系统进行自动化控制的系统。
它在工业生产、交通运输、军事防御等领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过对计算机控制系统的实际操作，深入了解其工作原理和应用。
实验目的本次实验的主要目的是学习计算机控制系统的基本原理和实现方法，通过实际操作来加深对其工作过程的理解。
同时，通过实验数据的收集和分析，掌握计算机控制系统的性能评估方法。
实验设备和材料本次实验所需设备和材料包括：计算机、控制器、传感器、执行器、数据采集卡等。
实验过程1. 硬件连接首先，将计算机与控制器通过数据采集卡连接起来，并将传感器和执行器与控制器相连。
确保各个设备之间的连接正确无误。
2. 程序编写编写控制程序，根据实验要求设定相应的控制算法和参数。
在程序中设置传感器数据的采集频率和执行器的控制方式，并将其与控制器进行关联。
3. 实验数据采集启动实验程序，开始采集传感器数据和执行器的控制信号。
通过数据采集卡将数据传输到计算机中，保存为文件以备后续分析使用。
4. 数据分析根据实验数据，进行数据分析和处理。
通过对采集的传感器数据进行曲线绘制和统计分析，评估控制系统的性能指标，如响应时间、稳定性等。
实验结果与讨论根据实验数据的分析，可以得出控制系统的性能评估结果。
通过对响应时间的分析，可以评估控制系统的快速性和准确性。
通过对稳定性的分析，可以评估控制系统的抗干扰能力和稳定性。
根据实验结果，可以对控制系统进行进一步的优化和改进。
实验总结通过本次实验，我对计算机控制系统的工作原理和实现方法有了更深入的了解。
通过实际操作和数据分析，我对控制系统的性能评估方法有了更清晰的认识。
同时，本次实验也让我意识到了计算机控制系统在现代工业生产中的重要性和广泛应用。
结语计算机控制系统实验是计算机科学与技术专业的重要实践环节。
通过实际操作和数据分析，可以加深对计算机控制系统的理论知识的理解，并为今后的工作和研究提供基础。
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。
东南大学自动化学院实验报告课程名称：计算机控制技术第 2 次实验实验名称：实验三离散化方法研究院（系）：自动化学院专业：自动化姓名：学号：实验室：416 实验组别：同组人员：实验时间：2014年4月10日评定成绩：审阅教师：一、实验目的1．学习并掌握数字控制器的设计方法（按模拟系统设计方法与按离散设计方法）；2．熟悉将模拟控制器D(S)离散为数字控制器的原理与方法（按模拟系统设计方法）；3．通过数模混合实验，对D(S)的多种离散化方法作比较研究，并对D(S)离散化前后闭环系统的性能进行比较，以加深对计算机控制系统的理解。
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、实验原理由于计算机的发展，计算机及其相应的信号变换装置（A/D和D/A）取代了常规的模拟控制。
在对原有的连续控制系统进行改造时，最方便的办法是将原来的模拟控制器离散化。
在介绍设计方法之前，首先应该分析计算机控制系统的特点。
图3-1为计算机控制系统的原理框图。
图3-1 计算机控制系统原理框图由图3-1可见，从虚线I向左看，数字计算机的作用是一个数字控制器，其输入量和输出量都是离散的数字量，所以，这一系统具有离散系统的特性，分析的工具是z变换。
由虚线II向右看，被控对象的输入和输出都是模拟量，所以该系统是连续变化的模拟系统，可以用拉氏变换进行分析。
通过上面的分析可知，计算机控制系统实际上是一个混合系统，既可以在一定条件下近似地把它看成模拟系统，用连续变化的模拟系统的分析工具进行动态分析和设计，再将设计结果转变成数字计算机的控制算法。
也可以把计算机控制系统经过适当变换，变成纯粹的离散系统，用z变化等工具进行分析设计，直接设计出控制算法。
按模拟系统设计方法进行设计的基本思想是，当采样系统的采样频率足够高时，采样系统的特性接近于连续变化的模拟系统，此时忽略采样开关和保持器，将整个系统看成是连续变化的模拟系统，用s域的方法设计校正装置D(s)，再用s域到z域的离散化方法求得离散传递函数D(z)。
计算机控制理论技术实验报告实验一系统动态特性分析一.实验目的1.研究系统的特征参数对系统动态特性的影响；2.确定系统传递函数3.在matlab中仿真二.实验原理三.实验步骤1.在simulink中绘制如图1的结构框图；2.设置参数，得系统传递函数；3.仿真并在示波器中观察实验结果；4.改变ζ和ωn的值，比较分析ζ和ωn对系统性能的影响；图1四、实验结果1、在simulink中绘制的结构框图：2、（1）当K=2时的仿真结果如下：系统临界稳定（2）K=1时仿真结果如下：（3）K=0.7时的仿真如下：. （4）K=0.5时仿真如下：（5）K=0.1时仿真如下：系统接近等幅震荡（6）K=0时，仿真如下：系统等幅震荡五、实验结果分析：通过上面的图形我们可以看出系统的阶跃响应不仅与K 即ζ有关而且还与采样的时间有关。
因为该系统为一个二阶系统，ζ=0时即K=0时系统出现等幅震荡，上面的实验结果是符合实际的情况的，另外ζ等于其他的值时结果也是满足条件的；即ζ∈（0，1）时欠阻力状态，ζ=1即K=2时临界状态，大于1是过阻力状态。
实验二 离散系统串联校正一.实验目的1.通过实验掌握用频率分析法分析系统的动态特性；2.研究串联校正装置对系统的校正作用，学习调试参数的方法；3.在matlab 中仿真； 二.实验原理 三.实验步骤 ⑴超前校正1.新建例6.6simulink 模型图2(a)，设置参数，在command 窗口下用改变输入为阶跃信号，输出为示波器，观察阶跃响应曲线和根轨迹2.在command 窗口下用命令c2d （注意设置采样时间）将被控对象ss 21离散化，得到被控对象脉冲传递函数G(z)3.加入超前校正器 ,得到图2(b)模型，改变控制器极点和增益，观察阶跃响应曲线和根轨迹的变化图2 （注：方框中的num 和den 是选择传递函数模型，将参数设置好后在matlab 中的自动简化形式，不是直接输入“num(z)”和“den(z)”） ⑵迟后校正1.新建例6.5simulink 模型图3(a)，设置参数，观察阶跃响应曲线2.加入迟后校正器 ，得到图3(b)模型，改变放大系数，观察阶跃响应曲线的变化根轨迹绘制：rlocus(sys) [A,B,C,D]=dlinmod(‘模型名‘） sys=ss(A,B,C,D)（a ）(b)图37.0)9048.0(15.3)(--=z z z D 999.0)9959.0(245.0)(--=z z z D四、实验结果、1、用simulink作图及仿真波形通过下面程序得到根轨迹如下：sys=tf(num,den);rlocus(sys)2、将被控对象ss 21离散化，得到被控对象脉冲传递函数G(z)的程序及其实验结果如下传递函数：Ts=0.1num=[1];den=[1,1,0];sys=tf(num,den) sysd=c2d(sys,Ts)结果：Transfer function: 0.004837 z + 0.004679 ---------------------- z^2 - 1.905 z + 0.90483、 （1）加入超前校正器时：（2）加入迟后校正：相应的根轨迹图如下：五、实验结果分析 从上面的阶跃响应的曲线我们可以看出加入了滞后校正器后系统的阶跃响应曲线中的开始时的震荡变得微弱了一些。
其根轨迹整体向左移动了一些的距离。
实验三 数字PID 控制器的设计一.实验目的1.研究PID 控制器的参数对系统稳定性和过渡过程的影响2.研究采样周期T 对系统特性的影响3.在matlab 中对系统进行仿真 二.实验原理 三.实验步骤1.在matlab 中新建文档，原系统的开环传递函数：)11.0(1)(+=s s s G k绘制如图1的原系统框图图1 原系统结构图2.给入阶跃信号，开始仿真，双击示波器观察仿真结果，绘制阶跃响应曲线，记录调节时间和超调量3.如图2为PID控制器图2 PID控制器得到如图3的模型图图3 加入控制器后的系统.放大环节中的kp（ki、kd）为自己选择的某一个实数，如设置初始值kp=4（ki=0、kd=0）不是直接输入字母kp（ki、kd）4.修改kp（ki、kd），按照如下步骤观察不同参数值下系统阶跃响应曲线的变化，当系统具有较理想的阶跃响应时，绘制阶跃响应曲线，并记录各参数值和时域性能指标a. Ki=0、Kd=0时，改变Kp的值；b. 固定Kp，Kd=0，改变Ki的值；c. 固定Kp、Ki的值，改变Kd的值；5.保持参数值不变，修改采样时间，观察系统阶跃响应曲线的变化，并记录四、实验结果1、系统在Simulink中的模型图示波器中的阶跃响应曲线图：从上面的图形中可以得到该系统的调节的时间%δ=0；调节时间为2s。
2、无超量根轨迹如下：3、PID 的控制器后simulink模型及其阶跃响应曲线如下：加入控制器后的系统：4、当Kp=1,Ki=0,Kd=0时的波形（采样的时间为-1s）：从上面可以看出系统的调节的时间为6秒，超调量为1%左右。
设Kp=0.5,Ki=0,Kd=0时的波形：从上面可以看出系统的超调量为4%，调节的时间为5.7秒当Kp=4 Ki=0,Kd=0时的波形：从上面可以看出系统的超调量为45%，调节时间为5.3秒。
从上面的三幅图可以看出系统的调节时间随着Kp的增大而减小，超调量随着Kp的增大而增大。
当Kp=0,Ki=1,Kd=0时的波形当Kp=0,Ki=0.5,Kd=0时的波形当Kp=0,Ki=4,Kd=0时的波形当Kp=0,Ki=0,Kd=1时的波形:当Kp=0,Ki=0,Kd=0.5时的波形:当Kp=0,Ki=0,Kd=4时的波形:从上面的仿真的图形我们可以看出只有在改变Kp时系统的响应才有改变。
改变Ki和Kd系统的响应没有什么改变。
设Kp=2,Ki=0;Kd=0改变采样时间的波形：当采样时间为0时：当采样时间为0.5时：当采样时间为2时：从上面的波形可以看出系统随着采样时间的增大，系统的震动逐渐变得非常的剧烈。
实验四 状态反馈与状态观测器实验一.实验目的1.研究现代控制理论中用状态反馈配置极点的方法2.在matlab 中仿真 二.实验原理 三.实验步骤1.根据被控对象的传递函数建立模型图4和状态结构图5，观察系统阶跃响应曲线16.01)8.0(1)2.0(1)(2+-=--=z z z z s G k图4 被控对象结构图2.通过调用命令[A,B,C,D]=tf2ss(100,[1,-1,0.16])得到系统的状态空间模型动态方程，记录A，B，C，D，建立状态结构图5（增益2的为0.16）图5系统状态结构图3.仿真得到未进行极点配置前的阶跃响应曲线如图6，观察其响应，记录时域指标开环闭环图6 原系统的阶跃响应曲线4.如果希望将极点配置在P=[z1 z2]，调用函数K=place(A,B,P)，求得状态反馈矩阵K=[K1 K2]。
如z1=0.6+j0.4,z2=0.6-j0.4，则可得K1=-0.2，K2=0.365.可通过状态反馈矩阵得到极点配置后的系统状态图7（上面部分为状态反馈，增益3为0.36，增益4为0.2，下面部分为被控对象不变）；图7 加入状态反馈后的系统状态结构图6.仿真后可得极点配置后的阶跃响应曲线图8，记录时域指标图8 加入极点配置后的阶跃响应曲线7.修改期望配置的极点值，重复上述步骤进行仿真。
四、实验结果1、 根据被控对象的传递函数建立模型图4 ，下面是在Simulink 中建立的系统的模型：系统传递函数：16.01)8.0(1)2.0(1)(2+-=--=z z z z s G k下面是在示波器中观察的阶跃响应的曲线：2、首先调用MATLAB指令：>> [A,B,C,D]=tf2ss(100,[1,-1,0.16])得到{Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ}；A =1.0000 -0.16001.0000 0B =1C =0 100D =下面是在Simulink中得到系统结构图（５）的模型：3、仿真得到未进行极点配置前的阶跃响应曲线如图6，观察其响应，记录时域指标：从上面的图形我们可以的系统在60秒的开始响应，以后以指数增长，快速的上升。
4、MATLAB的程序如下：>> P=[0.6+j*0.4 0.6-j*0.4]P =0.6000 + 0.4000i 0.6000 - 0.4000i>> K=place(A,B,P)K =-0.2000 0.36005、在Simulink中得到系统的模型图：在示波器中观察到的阶跃响应的曲线：从上面的阶跃响应的曲线中我们可以读系统的系统的调节时间为57秒，系统的超调量为0；下面取P=[z1 z2]其中z1=2+j1.2,z2=2-j1.2通过下面的程序代码可以得到K1=-3，K2=5.28.此时在示波器中观察得到的阶跃响应的曲线为：从下面的阶跃响应的曲线我们可以看出系统响应的时间加长，然后曲线呈指数的形式上升：。
