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：**班级学号：B************: ***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 LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s-7-6-5-4-3-2-1012-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5将图片放大得到0.750.80.850.90.9511.051.11.151.21.25-0.15-0.1-0.050.050.10.15Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i sZ 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<K<193(2) 假设不考虑采样开关和零阶保持器的影响，即看作一连续系统，讨论令系统稳定的K 的取值范围； 解：G1=tf([1],[1 1 0]); rlocus(G1);-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.200.2-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.8Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s由图片分析可得，根轨迹在S 平面左半面，系统是恒稳定的，所以： 0<K<∞(3) 分析导致上述两种情况下K 取值范围差异的原因。
计算机的主要性能指标!!计算机的主要性能指标(掌握)1. 字长：是计算机信息处理中可以同时处理的二进制数的位数。
字长越长，数据的运算精度和计算机的运算功能就越强，他的行使空间就越大，处理速度也就越大。
2. 主频：是指计算机的时钟频率，即CPU在单位时间内的平均操作次数，是决定计算机速度的重要指标，频率越高处理速度越快。
3. 内存容量：内存容量越大，计算机处理时与外存交换数据的次数就越少，因此处理速度越快。
4. 存储周期：存储周期越短速度越快。
5. 运算速度：是指计算机每秒钟能执行的指令数，一般以每秒所能执行的百万条指令数来衡量，单位为每秒百万条指令。
影响计算机运算速度的主要因素是中央处理器的主频和存储器的存取周期。
【例2-27】多选题：计算机的性能指标包括( )。
A.计算机速度B.字长C.内存容量D.分辨率正确答案：ABC解析：计算机系统的性能指标主要包括字长、主频、内存容量、存取周期和运算速度等。
【例2-28】在计算机领域中通常用MIPS来描述( )。
A.计算机的可运行性B.计算机的运算速度C.计算机的可靠性D.计算机的可扩充性正确答案：B解析：在计算机领域中，计算机的运算速度是指计算机每秒钟能执行的指令数，一般以每秒所能执行的百万条指令来衡量，单位为每秒百万条指令(MIPS)微型计算机硬件系统【学习目的与要求】要求掌握冯?诺依曼计算机体系结构的基本思想，掌握计算机硬件(包括中央处理器、内外存储器、输入设备、输出设备)的各组成部分及其工作原理，掌握计算机中的常用术语和主要性能指标。
1946年，著名美籍匈牙利数学家冯?诺依曼(JohnVon Neumann)提出并论证了计算机体系结构的基本思想：1.二进制表示数据和指令2. 将程序(包括数据和指令序列)事先存放在存储器中，当计算机工作时，能够自动、高效地从存储器中取出指令并执行指令。
(最重要) 指令：指挥计算机工作的命令程序：有序的指令集合工作过程：读取指令、分析指令、执行指令3.计算机由五大部件构成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备【例2-13】单选题：根据冯.诺依曼原理,计算机硬件的基本组成是( )。
控制系统的时域指标
控制系统的时域指标是用于描述控制系统性能的指标，包括稳态误差、过渡过程和动态性能等。
1. 稳态误差：稳态误差是指系统在稳定状态下与期望输出之间的差异。
常用的稳态误差指标包括静态误差和稳态偏差。
- 静态误差：当输入信号为常数时，输出信号与期望输出之间的差异。
常用的静态误差指标包括零误差、常数误差和百分比误差等。
- 稳态偏差：当输入信号为非常数时，输出信号与期望输出之间的差异。
常用的稳态偏差指标包括稳态偏差、超调量和调整时间等。
2. 过渡过程：过渡过程是指系统从稳态到另一个稳态过程中的动态响应过程。
常用的过渡过程指标包括上升时间、峰值时间、峰值幅值和调整时间等。
- 上升时间：系统从稳态到达期望输出的时间。
- 峰值时间：系统响应过程中达到峰值的时间。
- 峰值幅值：系统响应过程中达到的最大幅值。
- 调整时间：系统从稳态到达期望输出并在一定范围内稳定的时间。
3. 动态性能：动态性能是指系统对输入信号的响应速度和稳定性。
常用的动态性能指标包括过渡过程的时间常数、系统阻尼比和系统超调量等。
- 时间常数：系统响应曲线趋于稳定的时间。
- 系统阻尼比：描述系统过渡过程中振荡的特性，用于衡量系统的稳定性。
- 系统超调量：系统过渡过程中输出信号与期望输出之间的最大差异。
这些时域指标可以用来评估和改进控制系统的性能，帮助工程师优化控制系统的设计和参数设置。
