计算机控制实验指导书0710

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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。

《大学计算机基础》实验指导书2010版

大学计算机基础》选课班级 _______________ 序号 __________________ 姓名 __________________ 任课教师 _______________电气与信息工程学院计算机工程系（2009 年 9 月）编上机实验指暨实验报导书大学计算机基础》上机实验指导书暨实验报告前言《大学计算机基础》是新生入校后必修的一门公共基础课，其实践性要求很强。

本书是为配合《大学计算机基础》教材一书编写的配套实验教材，主要目的是便于教师的教学和学生的学习。

本书既可以作学生的实验指导书，也可以直接作学生的实验报告使用。

本书主要包括实验目的、实验内容及实验思考题，其中实验一是综合实验，要在专门的微机拆装实验室完成，其他实验的实验内容都在windows xp+office2003 环境下调试通过。

对比较难的实验操作，在实验内容中有操作提示。

实验思考题是要结合课堂上的理论知识和本次上机实验的知识来思考回答，有利于更好的理解实验知识要点，达到实验的目的。

本书参考实验学时8 学时，完了顺利并保质保量的完成实验任务，请同学们在实验的过程中，注意以下事项：1. 提前预习实验好相关资料，充分做好实验准备工作。

2. 遵循实验室的相关规定，听从实验教师的教学安排。

3. 详细记录实验过程中的实验数据。

4. 实事求是地回答实验中的相关问题，严禁抄袭。

5. 认真独立地撰写实验报告。

欢迎老师和同学对本实验指导书的内容及在使用过程中遇到的问题提出宝贵的意见，以求使该指导书更适合教学。

电气与信息工程学院计算机工程系2010年4月大学计算机基础》上机实验指导书暨实验报告湖北汽车工业学院实验报告班号序号姓名课程名称大学计算机基础第1 号实验完成日期年月日午实验一微机拆装实验、实验目的1. 能够正确的识别微型计算机的主要部件，掌握微型计算机主要部件技术参数的含义，进一步掌握其在计算机中的作用。

2. 能够根据不同的使用要求确定硬件的配置方案，并能够根据实验部件，制定详细的拆装方案，分析方案的合理性。

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。

计算机控制系统技术实验指导书

计算机控制技术实验指导书（第2版）于军琪郭春燕普亮编写建筑科技大学信控学院信息技术实验中心2009年3月目录1 课程简介、实验项目及学时安排 (1)1.1课程简介 (1)1.2实验项目及学时安排 (1)2 实验仪器仪表设备简介 (2)2.1自动控制原理实验箱 (2)2.2其它实验设备 (3)3 计算机控制技术课程实验 (4)3.1实验1采样与保持实验 (4)3.2实验2数字PID控制实验 (8)3.3实验3直流电机闭环调速实验 (14)3.4实验4模拟/数字温度闭环综合控制实验 (19)3.5实验5工控机组态实验 (23)3.6实验6模/数、数/模转换试验 (30)1 课程简介、实验项目及学时安排1.1 课程简介本课程是自动化专业的主干专业课程，是以应用为主的工程技术类课程。

本课程的目的在于培养及提高学生对微机原理与接口技术的知识，了解掌握数字PID控制器的程序实现方法，为掌握计算机综合应用能力打好基础。

通过对计算机控制技术课程容的学习与教学实验仪器的结合，上机实践汇编语言文件的建立、汇编和调试，计算机控制系统搭建方法的学习，使学生达到以下要求：1.掌握汇编语言常用指令，熟悉汇编语言和c语言混合编程；2.掌握计算机的接口技术；3.掌握数字PID控制器的程序实现方法。

1.2 实验项目及学时安排计算机控制技术实验课是以认识和熟悉微机原理与接口技术和模拟验证所学理论为基础，在此基础上开展自行设计系统、确定实验方案和实验线路，进行自主实验，学习系统分析和系统设计的思维方法，培养研究系统的能力。

所安排了验证性和综合性不同属性的实验项目。

2 实验仪器仪表设备简介2.1 自动控制原理实验箱自控/计控原理实验机由以下七个模块组成： 1. 自动控制原理实验模块 2. 计算机控制原理实验模块 3. 信号源模块 4. 控制对象模块 5. 虚拟示波器模块 6. 控制对象输入显示模块 7. CPU 控制模块各模块相互交联关系框图如图2.1所示：RS232接口图2.1 各模块相互交联关系框图自动控制原理实验模块由六个模拟运算单元及元器件库组成，这些模拟运算单元的输入回路和反馈回路上配有多个各种参数的电阻、电容，因此可以完成各种自动控制模拟运算。

《计算机控制系统》实验指导书

《计算机控制系统》实验指导书《计算机控制系统》实验指导书机械与车辆学院2012目录实验一利用单片机与ADC0809进行模数转换 (1)实验二步进电机控制 (4)实验三基于Matlab的控制系统仿真 (5)实验四数字PID控制和最少拍控制系统仿真 (7)实验五纯滞后系统数字控制器的设计 (11)实验一利用单片机与ADC0809进行模数转换一、实验目的1. 掌握A/D 转换的硬件电路；2. 掌握数据采集程序的设计方法；二、实验内容1. 在图1-1A/D 转换电路中，将模拟电压信号0~5V ，转换成数字信号并送至4位LED 数码管显示。

三、实验电路 1、A/D 转换电路D7D6D5D4D3D2D1D0D0D1D2D3D4D5D6D7C2OEST ST C3EOC C1C3C2C1ST EOC CLK OE CLK XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435 P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1 124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51OUT121ADD B 24ADD A 25ADD C 23VREF(+)12VREF(-)16IN31IN42IN53IN64IN75START 6OUT58EOC 7OE9CLOCK 10OUT220OUT714OUT615OUT817OUT418OUT319IN228IN127IN026ALE 22U3ADC0809SEVEN-MPX4-CC-BLUE+5v64%RV11kC122pFC222pFC310uFX112MR110k234567891RP1+5.12v+88.8Volts图1-1 A/D 转换电路四、实验步骤1．按图1-1在protues 中建立A/D 转换电路仿真模型，编制源程序，并进行调试。

计算机控制系统实验指导书(于)

测控技术和仪器专业《计算机控制系统》课程实验指导书自动控制工程系沈阳工程学院目录实验一基于MATLAB的典型环节模拟实验 (1)实验二基于MATLAB控制系统瞬态响应和稳定性分析 (5)实验三基于MATLAB控制系统频率响应分析 (8)实验四基于MATLAB分析采样周期T对控制系统的影响 (10)实验五直流电机PID控制 (11)实验六水箱液面控制实验 (13)实验一基于MATLAB 的典型环节模拟实验一、实验目的1. 熟悉MATLAB 中模拟仿真环境和SIMULINK 软件包的使用；2. 掌握控制系统的模型表示方法以及Setp 函数的使用。

3. 根据典型环节中的各阶跃响应曲线，了解参数变化对动态特性的影响。

二、实验原理1. 采用MATLAB 中Simlink 软件包来模拟各种典型环节，并在阶跃输入信号观察其输出响应曲线。

2. 采用Setp 函数，在MATLAB 环境下绘制各种典型环节的单位阶跃响应曲线。

setp 命令格式：[y,x]=step(num,den,t)三、实验内容1. 运用Simulink 软件包画出各种典型环节的模拟电路图，并画出各环节在阶跃输入信号作用下的响应输出波形；各环节的传递函数如下：（1）比例环节：2)(1)(21==s G s G 和（2）积分环节：ss G ss G 5.01)(1)(21==和（3）比例积分环节：ss G ss G 11)(5.012)(21+=+=和（4）惯性环节：14.02)(11)(21+=+=s s G s s G 和（5）比例积分微分环节：s ss G sss G ++=++=11)(25.012)(21和2、采用Setp函数求取上述各典型环节的阶跃响应曲线，并绘制其对应的曲线。

num1=[1]den1=[1]step(num1,den1)hold onnum2=[2]step(num2,den1)den3=[1,0]step(num1,den3)den4=[0.5 0]step(num1,den4)[num5,den5]=parallel(num2,den1,num1,den4)step(num5,den5)[num6,den6]=parallel(num1,den1,num1,den3)step(num6,den6)den7=[1 1]step(num1,den7)den8=[0.4 1]step(num2,den8)num9=[2,0][num10,den10]=parallel(num2,den1,num1,den4,num9,den1)step(num10,den10)num11=[1 0][num12,den12]=parallel(num1,den1,num2,den1,num10,den1)step(num12,den12)四、实验思考题1.运算放大器模拟环节的传递函数是在什么情况下推导出来的？2.积分环节和惯性环节主要差别是什么？惯性环节在什么情况下可近似为积分环节？在什么条件下可近似为比例环节？3.积分环节和惯性环节的时间常数，如何从阶跃响应的曲线中测出？五、实验报告要求1.给出各个典型环节的传递函数。

计算机控制系统综合实训指导书

(1)C++Builder 6.0 的 IDE 主界面
1
计算机控制系统实训指导书
(2)组件面板标准组件选项卡上的组件是构成 Windows 应用程序窗口最常用的标准元素，它们包括 15 种组件。主要有：主菜单（MainMenu），右键菜单（PopMenu），标签（Label），备注（Memo），命令按钮（Button），单选按钮（GroupBox），复选按钮（CheckBox），列表框（ListBox），下拉式列表框（ComboBox），滚动条（ScrollBar），组框（GroupBox）和单项按钮组框（RadioGroup）。
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计算机控制系统实训指导书
1.1.5
加载 ActiveX 控件
众所周知，ActiceX 控件因为其可以跨平台的特性使得 ActiveX 在很多环境下被广泛地使用。在 C++Builder 中引用 ActiveX 很简单。具体操作是在主菜单【Component】中选【Import ActiveX Control…】，弹出【Import ActiveX】的对话框，在对话框中选择你要引用的 ActiveX 控件。 (1)控件类明(Class name) 可以包括多个，表示这个 ActiveX 控件包里面有多个 ActiveX 控件，这里只加入了一个 TMSComm 控件。 (2)组件在 Component Palette （组件面板）的页面(Palette page) 在本例中，我们把引入的 ActiveX 控件放在 ActiveX 页面中。 (3)组件的源文件(cpp), 一般不用修改(Unit dir name) (4)当前搜索路径，一般不用修改 (Search path) 以上四个步骤完成以后，按【Install】键，ActiveX 控件就可成功的引入到 C++Builder 组件面板的 ActiveX 页面中。

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。

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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）
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、研究状态观测器的设计方法。
二、实验内容
1、被控对象模拟电路图示于图2—1。
2、系统数学模型
（1）被控对象传递函数为：Gp(S) = Y(S)/U(S) = 100/( S2+ 3.9285 S + 103.57 )
（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-2T1)/( T+2T2)
T=采样周期T1=超前时间常数T2=滞后时间常数且T1>T2
计算机控制技术实验所使用的设备由计算机，串行数据通道接口板、实验平台、运放电路板和打印机（任选）组成。
其中计算机在实验中起控制信号产生、输出、测量、人机界面、显示实验波形、打印图像的作用。实验平台配以运放电路板接插阻容元件，可以用来模拟多种特性的被控对象。数据通道接口板插于实验平台的总线扩展槽中，它起模拟信号与数字信号的转换作用，可以用计算机控制产生不同的信号（阶跃、三角、正弦等）。打印机可以把实验的波形打印下来，可根据需要连接，CCT3系统连接方法见下图。
4、希望的系统极点（参考值）：S1,2=-7.35±j7.5
它对应在“Z”平面上应为Z1,2=0.712±j0.22
5、观察器极点参考值：Z1,2=0.1±j0。
三、实验步聚
1、将模拟电路在运放电路板上连接好。
2、启动计算机，运行“自动控制原理实验系统”，打开“实验选择”菜单，选择“状态反馈与状态观测器”。
二、炉温控制的基本原理
1、炉稳控制系统结构图示于图5-1。
图中：Gc(S) = Kp (1 + Ki/S + KdS )Gh(S) = ( 1－e-TS)／S
Gp(S) = 1／( T S + 1 ) )
2、画出闭环系统的阶跃响应曲线，并求出超调量和响应时间。
4、分析大林时间常数对系统稳定性的影响。
ek为误差，ek1为上一次的误差，
uk是控制量，uk1是上一次控制量，ukn1是上N+1次的控制量。
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控制器参数的整定方法。
2、启动计算机，运行“计算控制技术”，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，重复步聚。
6、取满意的Kp、Ki、Kd观察稳态误差。
（2）被控对象状态方程。
式中：
3、带有状态观测器的状态反馈系统方框图示于图2—2
图中
K—1×2维状态反馈系统矩阵，由计算机算出。
L—2×1维观测器的反馈矩阵，由计算机算出。
Kr—为使Y(t)跟踪R(t)乘的比例系数，它由计算机自动地递推算出。
由图2-2可得：XK=GXK-1+ HUK-1+ L(YK-1-CXK-1)
三、实验步聚
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”。
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。
四、实验报告
1、分析开环系统的阶跃响应曲线。
3、选择“参数设置”命令，设置标定电压和采样周期。
4、选择“矩阵设置”命令，输入系统矩阵（A，B，C）的值。
5、选择“极点设置”命令，输入系统的希望极点和观测器极点。
6、选择“阶跃响应”命令，计算机给出阶跃信号，对系统的输出进行采样并显示输出波形。
7、选择“状态跟踪”命令，计算机将状态观测器加入系统，对系统的输出进行采样并显示波形。
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1型系统及2型系统的稳态误差。
二、实验内容
1、系统结构图示于图1—1。
图中：Gc(S) = Kp (1+Ki / S + KdS )Gh(S) = ( 1－e-TS)／S
Gp1(S) = 5／( ( 0.5 S + 1) (0.1 S + 1 )Gp2(S) = 1／( 0.1 S ( 0.1 S + 1 ) )
7、连接图1—3所示模拟电路，重复上述步聚。
8、记录波形及数据。（保存结果、打印图象）。
9、实验结束，单击“退出实验”
四、实验报告
1、画出实验的模拟电路图。
2、当被控对象为Gp1（s）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和穿超频率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。
T=采样周期T1=超前时间常数T2=滞后时间常数且T1>T2
三、实验步聚
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“数字滤波器”
3、在实验内容菜单上选择“超前校正”，进入超前校正实验。
4、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（单位为ms）、采样点数、输出电压、超前时间常数和滞后时间常数。
式中T为大林时间常数
3、大林算法的数字控制器：
D(Z) = (1-eτT) (1-eτT1Z1)/( K(1-eτT1) (1-eτTZ1-(1-eτT) ZN1) )
设K1=eτT，K2= eτT1，T1= 0.2，K = 2，T为大林时间常数，得
(K-KK2)UK= (1-K1)eK-(1-K1) K2eK-1+ (K-K K2)K1UK-1+ (K-K K2)(1-K1)UK-N-1
其中：
T1=0.2
2）纯延时环节的构成与传递函数
传递函数：G(S) =eNS
式中：τ为采样周期，N为纯延时个数(正整数)
由于纯时环节不易用电路实现，在软件中由计算机实现。
3）被控对象的开环传函为：G(S) =-2eNS/( T1S + 1)
2、大林算法的闭环传递函数：G0(S) =eNS/( T S + 1)
2、开环系1(S)，图1—3对应Gp2(S)。
3、被控对象Gp1(S)为“0型”系统，采用PI控制或PID控制，可使系统为“1型”系统，被控对象Gp2(S)为“1型”系统，采用PI控制或PID控制可使系统变成“2型”系统。
4、当r(t)=1(t)时研究其过渡过程。
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：
Uk = KpeK+KieK2+ Kd (eK–eK-1)
其中eK2是误差累积和。
三、实验步聚
1、连接运放电路板的电源线（±12，GND），并将图1—2所示模拟电路连好，输入端和输出端分别接DAO、INO。
（xk是当前观测阵，u1是当前控制量）
实验三
一、实验目的
1、研究数字滤波器对系统稳定性及过渡过程的影响。
2、熟悉和掌握系统过渡过程的测量方法。
3、掌握数字滤波器的设计方法。
4、了解数字滤波器的通带对系统性能的影响。
二、实验内容
1
（1）实验模拟电路如图3-1
（2）串联超前校正的系统闭环结构图见图3—2
5、PI调节及PID调节器的增益。
a)G(S) = Kp(1+Ki/S) = KpKi ((1/Ki)S+1)/S = K( Ti S + 1)/S

计算机控制实验指导书0710

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