计算机控制技术实验报告册 (1).docx

计算机控制技术实验报告册
学院：SSS
专业：电气工程及其自动化
班级：SS
姓名：XXXX
学号：XXXX
实验一D/A数模转换实验
一、实验目的
掌握数模转换的基本原理。
2•熟悉12位D/A转换的方法。
二、实验仪p(1+Ki/s+Kds)
Gh(s)=(1—e-TS)/s
Gpl(s)=5/((+1)(+1))
Gp2(s)=1/(s(+1))
2•开环系统(被控制对象)的模拟电路图如图3-2和图3-3,其中图3-2对应GP1(s)，图3-3对应Gp2(s)。
图3-2开环系统结构图1
图3-3开环系统结构图2
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“II型”系统。
4•当r(t)=1(t)时(实际是方波)，研究其过渡过程。
PI调节器及PID调节器的增益
Gc(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。
“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。
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。
5•输入参数Kp,Ki,Kd（参考值Kp=1,Ki=,kd=l）。
6•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。
7•取满意的Kp,Ki,Kd值，观查有无稳态误差。
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。
重复4-7步骤。
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：
参数
•实验结果
6%
Ts(ms)
阶跃响应曲线
Kp
Ki
Kd
1
1
10%
220
见图3—1
1
1
30%
300
见图3--2
5
1
40%
200
见图3--3
1
1
65%
800
见图3—4
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：
图3—1图3--2
图3—3图3--4
图3--5
六•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，甚至使系统出现振荡。微分控制与偏差的变化率有关，它可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。
实验四数字滤波器实验
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、实验仪器
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•需加入串联超前校正的开环系统电路及传递函数
实验电