微机控制实验报告(共9页).doc

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实验一 采样与保持仿真实验
一、实验目AB R2009。
三、实验原理
如图微分加在正反馈输入端，计算机用D(Z)式进行微分运算。R为阶跃输入信号，C为系统输出。由于微分是正反馈，当取合适的微分时间常数时，会使系统响应加快。若微分时间常数过大，则会影响系统稳定性。
+
+

○
×
R
C
四、D(Z)设计
1、未平滑时的D(Z)
用一阶差分代替微分运算：
　　 式中TＤ为微分时间常数，T为计算机采样周期。
2、平滑后的D(Z)
x
x
xk-3
xk-2
xk-1
xk
t
T

T

微分平滑运算原理如图：
取Y＊(k)为四个点的微分均值，有
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五、SIMULINK仿真结构图
六、仿真实验记录
七、思考题
1、微分噪音与采样噪音和采样周期T有什么关系?与微分时间常数有什么关系?
答：在采样周期T相同情况下，TD越大，微分噪音越严重； 
在TD相同情况下，采样周期T越小，微分噪音越严重。
平滑后系统输出有无改善?是否一定需要平滑?
答：微分平滑后输出有了明显改善。并非所有的情况下都需要平滑，在系统输出情况良好的情况下，无需平滑。
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实验三 积分分离PID控制仿真实验
一、实验目的与要求
　　1、学会PID三个系数的选取。
　　2、了解积分分离值的模拟实验选取。
3、掌握SIMULINK的仿真方法。
二、仿真软硬件环境
PC机，MATLAB R2009。
三、实验原理
如图，R为输入，C为输出。计算机不断采人误差E，进行积分判别与PID运算，然后判结果是否溢出(若溢出则取最大或最小值)，最后将控制量输送给系统。
×
+
+
+
×
+
-
P
D
I
R
E
C
四、PID算法
　　PID控制规律为：
　　其中：e(t)为控制器输入；u(t)为控制器输出。对上式进行零初始条件下的拉氏变换，得PID控制器的传递函数：
　　　
五、整定调节参数与系统开环增益
用临界比例带法整定参数。设采样周期为50ms，先去掉微分与积分作用，只保留比例控制，增大KP，直至系统等幅振荡，记下振荡周期Tu和振荡时所用比例值Kpu，按以下公式整定参数（比例、积分、微分调节）：
T= ，Kp＝ ，TI＝