计算机控制技术实验报告册p.docx

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计算机控制技术实验报告册
学院：SSS专业：电气工程及其白动化班级：SS
姓名：XXXX学号:目的
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I型系统及系统的稳定误差。
二、实验仪器
1. EL-AT-II型计算机控制系统实验箱一台
PC计算机一台三、实验内容
-1图。
图中
Gc
Gh
Gp1
Gp2
图3-1系统结构图
(s)=Kp(1+Ki/s+Kds)
(s)=(1-e-TS)/s
(s)=5/((+1)(+1))
(s)=1/(s(+1))
3-2
和图3-3，其中图3-2
0
图3-2开环系统结构图
1
(被控制对象)的模拟电路图如图
对应GP1(s),图3-3对应Gp2(s)
图3-3开环系统结构图2
(s)为“0型”系统，采用PI控制或PID控制，可使系统变为“I型”系统，被控对象Gp2(s)为“I型”系统，采用PI控制或PID控制可使系统变成“
4 .当r(t)=1
5 .PI调节器及
Gc
II型”系统。
(t)时(实际是方波)，研究其过渡过程。
PID调节器的增益
(s)=Kp(1+K1/s)
=KpK1((1/k1)s+1)/s
=K(Tis+1)/s
式中K=KpKi,Ti=(1/K1)
不难看出PI调节器的增益K=KpKi,因此在改变Ki时，同时改变了闭环增益K,如果不想改变K,则应相应改变Kp。采用PID调节器相同。
6.“II型”系统要注意稳定性。对于Gp2(s)，若采用PI调节器控制，其开环传递函数为
G
(s)=Gc(s)-Gp2(s)
=K(Tis+1)/s-1/s(+1)
为使用环系统稳定，应满足Ti>,即K1<10
PID递推算法如果PID调节器输入信号为e(t),其输送信号为u(t),则离散的递推算法如下：
u(k)=u(k-1)+q0e(k)+q1e(k-1)+q2e(k-2)其中q0=Kp(1+KiT+(Kd/T))q1=—Kp(1+(2Kd/T))q2=Kp(Kd/T)T--采样周期四、实验步骤
1. 连接被测量典型环节的模拟电路(图3-2)。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。
启动计算机，在桌面双击图标[Computerctrl]或在计算机程序组中运行[Computerctrl]软件。
2. 测试计算机与实验箱的通信是否正常，通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
在实验项目的下拉列表中选择实验三[数字PID控制],鼠标单击鼠标单击"按钮，弹出实验课题参数设置窗口。
3. 输入参数Kp,Ki,Kd(参考值Kp=1,Ki=,kd=1)。
参数设置完成点击确认后观察响应曲线。若不满意，改变Kp,Ki,Kd的数值和与其相对应的性能指标？p、ts的数值。
4. 取满意的Kp,Ki,Kd值，观查有无稳态误差。
5. 断开电源，连接被测量典型环节的模拟电路(图3-3)。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将纯积分电容的两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。
6. 重复4-7步骤。
7. 计算Kp,Ki,Kd取不同的数值时对应的？p、ts的数值，测量系统的阶跃响应曲线及时域性能指标，记入表中：
实验结
a%
Ts(m§
阶跃响应曲线
Kp
Ki
Kd
1

3
1
10%
220
见图3—1
1

5
1
30%
300
见图3--2
5

2
1
40%
200
见图3--3
1

3
1
65%
800
见图3--4
5

5
1
60%
680
见图3--5
实验结果根据所测数据，可作出下图所示结果：
6. 图3—1图3--2图3—3图3--4图3--5实验分析：
由实验结果可知，比例控制能提高系统的动态响应速度，迅速反应误差，但比例控制不能消除稳态误差。Kp的加大，会引起系统的不稳定。积分控制的作用是消除稳态误差，因为只要系统存在误差，积分作用就不断地积累，输出控制量以消除误差，知道偏差为零，积分作用就停止，但积分作用太强会使系统超调量加大，甚