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2021年微机控制实验报告
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2021年微机控制实验报告
试验一 采样与保持仿真试验
一、 试验目与要求
　　1、 了解数/模转换器零阶保持器作用。
　　2、 验证零阶保持器在控制系统中作用。
　　3、 验证采样周期对系统稳定性影响。
4、 学习控制系统计算机辅助设计软件MATLAB及其仿真环境SIMULINK使用。
二、 仿真软硬件环境
　　PC机, MATLAB R。
三、 试验原理
C
R
+
○
×
－
　　其中零阶保持器描述回路采样功效和D/A转换器保持功效。
SIMULINK仿真结构图
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五、 仿真试验统计
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六、 思索题
1、 在微机控制系统中采样周期T选择应注意哪些方面?
答: 采样周期取越小值, 复现精度就越高, 也就是说“越真”。若采样周期太长。计算机控制系统受到干扰就得不到立刻克服而带来很大误差, 使系统动态品质恶化, 甚至造成计算机控制系统不稳定。
2、 若模拟量在A/D转换时改变较大, 是否要加保持器? 为何？
答: 从开启信号转换到转换结束数字输出, 经过一定时间, 而模拟量转换期间, 要求模拟量信号保持不变, 所以必需用采样保持器. 
该电路含有两个功效: 采样跟踪输入信号; 保持暂停跟踪输入信号, 保持已采集输入信号, 确保在A/D转换期间保持输入信号不变。在A/D转换期间, 为了使输入信号不变, 保持在开始转换时值, 通常要采取一个采样保持电路。对于MCS-96单片机A/D转换器, 开启转换实际上是把采样开关接通, 进行采样, 过一段时间后, 开关断开, 采样电路进入保持模式, 才是A/D真正开始转换。
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3、 D/A转换器为何会含有零阶保持器作用？
答: 在这种结构中每一个通道都有一个D/A转换器。D/A转换器是根据采样周期T对控制器输出数字量进行D/A转换, 但因为D/A转换器含有数据输入锁存功效, 它能够在接收下一组数字量之前, 一直保持前一组数字量不变, 所以D/A转换器输出模拟量, 能够在一个采样周期内保持不变, 也就是说, D/A转换器本身就含有零阶保持器功效。
4、 计算机控制系统模拟量输出通道中若无零阶保持器会出现什么问题？
答: 模拟量输出通道中要有输出保持器, 这是因为计算机控制是分时, 每个输出回路只能周期地在一个时间片上得到输出信号, 即这时实施部件得到是时间上离散模拟信号, 而实际实施部件却要求连续模拟信号, 所以为了使实施部件在两个输出信号间隔时间内仍然能得到输出信号, 就必需有输出保持器, 经过它将前一采样控制时刻输出信号保持下来, 直到下一个采样控制时刻到来, 重新得到新输出信号  
计算机控制系统中通常采取零阶保持器, 即前一采样时刻输出值原封不动（理想化）保持到下一采样时刻到来。  
零阶保持器通常见和模拟量输入通道中采样保持器一样电容保持电路来实现。
系统平滑性与什么相关？
答: 计算机控制系统平滑性与采样周期相关。当一个连续被控过程由计算机控制时, 计算机产生指令信号是经过零阶保持器输出, 所以, 它是一组阶梯信号。在这组阶梯信号作用下, 被控过程输出是一组相互相连阶跃响应。因为信号阶梯大小与采样周期成正比, 在采样周期较大时, 信号阶梯增大, 使被控对象输出响应不平滑, 产生不许可高频波动。为了减小这种波动, 采样周期应取得小些为好, 以确保在响应过程中有足够多采样点数。
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试验二 微分与平滑仿真试验
一、 试验目与要求
　　1、 了解微分对采样噪音灵敏响应。
　　2、 了解平滑算法抑制噪音作用。
3、 深入学习MATLAB及其仿真环境SIMULINK使用。
二、 仿真软硬件环境
　　PC机, MATLAB R。
三、 试验原理
如图微分加在正反馈输入端, 计算机用D(Z)式进