计算机控制技术实验1
计算机控制实验-PPT幻灯片PPT
实验二 数字PID控制系统设计与仿真
title Scope setup —— parameters
实验二 数字PID控制系统设计与仿真
title
运行程序在workspace 可看到y_data,双击 y_data见右图飞升特性数据
实验二 数字PID控制系统设计与仿真
title
根据以下公式计算PID参数
比较不同方法设计的数字滤波器的特性
实验一 数字滤波器的设计
实验内容
1、用六种方法设计数字滤波器
设模拟滤波器传递函数模型为：
D(s) a sa
实验内容
分别用六种方法求数字滤波器传函D(z)中各系数
填入表1
D(z) b0 b1z1 1a1z1
实验内容
数字滤波器输入输出关系为
y ( k ) a 1 y ( k 1 ) b 0 x ( k ) b 1 x ( k 1 )
实验一 数字滤波器的设计
MATLAB实验例程：
双线性方法求取最大值
u_hz=input(‘\nU_HZ’); %输入信号频率 for Q=-179:180 i=0:399; u=sin(2*pi*u_hz*i/3+Q/180*pi); y(1)=0; for i=2:400 y(i)=19*y(i-1)/21+1/21*(u(i)+u(i-1)); %换不同算法 end Y(Q+180)=max(y); end YY=max(Y) %信号采集的最大幅值 QQ=find(Y==YY)-180 %最大幅值对应的相角度数
内容2
用高桥法整定PID参数 ，用SIMULINK编 写系统仿真程序
内容3
分别采用增量和全量方法进展系统仿真， 调整参数，到达较好的控制效果
THKKL-6型 《计算机控制技术》实验指导书
目录第一部分使用说明书 (1)第一章系统概述 (1)第二章硬件的组成及使用 (2)第二部分实验指导书 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
第二章计算机控制技术基础实验 (5)实验一A/D与D/A转换 (5)实验二数字滤波器 (7)实验三离散化方法研究 (9)实验四数字PID调节器算法的研究 (13)实验五串级控制算法的研究 (17)实验六解耦控制算法的研究 (20)实验七最少拍控制算法研究 (24)实验八具有纯滞后系统的大林控制 (27)实验九线性离散系统的全状态反馈控制 (30)实验十模糊控制系统 (33)实验十一具有单神经元控制器的控制系统 (36)实验十二二次型状态调节器 (40)实验十三单闭环直流调速系统 (43)实验十四步进电机转速控制系统 (46)实验十五单闭环温度恒值控制系统 (48)附录上位机软件使用流程 (50)第一部分使用说明书第一章系统概述“THKKL-6”型控制理论及计算机控制技术实验箱是我公司结合教学和实践的需要而进行精心设计的实验系统。
适用于高校的控制原理、计算机控制技术等课程的实验教学。
该实验箱具有实验功能全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。
实验箱的硬件部分主要由直流稳压电源、低频信号发生器、阶跃信号发生器、交/直流数字电压表、电阻测量单元、示波器接口、CPU（51单片机）模块、单片机接口、步进电机单元、直流电机单元、温度控制单元、通用单元电路、电位器组等单元组成。
数据采集部分采用USB2.0接口，它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机USB通讯口上，有4路单端A/D模拟量输入，转换精度为12位；2路D/A模拟量输出，转换精度为12位；上位机软件则集中了虚拟示波器、信号发生器、Bode图等多种功能于一体。
TD-ACC实验教程
1. 系统构成及特点
教学实验系统主要由控制计算机、开放式的模拟实验平台及一组先进的虚拟仪器构成。 1．控制计算机 (1) 由 8088 CPU、存贮器及相应的接口电路构成控制计算机。该控制计算机通过 RS－ 232C 串口与 PC 微机相连，在 PC 微机上进行控制实验程序的开发及调试。 (2) 专门为控制计算机配备了 C 及汇编源码级集成开发环境，功能强大。具有单步、跳 过、断点、连续、变量跟踪等调试功能。 2．开放式的模拟实验平台：包括各种信号源、模拟对象、实际对象和过程通道等单元。 各单元之间的连接以及单元内的元件的选择可由用户以多种方式自行操作，从而极大地提高 了学生的实验设计和动手能力，避免了单纯验证式实验。实验平台上也安排了直流电机、步 进电机、温控单元这样的一些真实对象，使得学生不仅仅停留在对模拟对象的实验研究上， 也可以开展对真实对象的控制实验研究。其具体构成如下： (1) 信号源
1 Uo(S) TS
图 1.1－3
(2) 传递函数： Uo(S) = 1 Ui(S) TS
计算机控制技术实训报告
一、实训背景随着科学技术的不断发展，计算机技术在各个领域的应用日益广泛。
计算机控制技术作为自动化领域的重要组成部分，其研究与应用对于提高生产效率、降低成本、改善产品品质等方面具有重要意义。
为了使学生深入了解计算机控制技术，提高动手能力，本实训课程以计算机控制技术为核心，通过实际操作，使学生掌握计算机控制系统的设计、调试和实施方法。
二、实训目的1. 理解计算机控制系统的基本原理和组成；2. 掌握计算机控制系统的设计方法；3. 熟悉计算机控制系统的调试与实施；4. 培养学生团队合作精神和创新意识。
三、实训内容1. 计算机控制系统的基本组成计算机控制系统主要由以下几个部分组成：（1）被控对象：被控对象是指需要通过计算机控制系统进行控制的设备或过程。
（2）传感器：传感器用于将物理量转换为电信号，以便计算机控制系统进行处理。
（3）控制器：控制器是计算机控制系统的核心，负责接收传感器输入信号，根据预设的控制策略进行计算，并输出控制信号。
（4）执行器：执行器根据控制器输出的控制信号，实现对被控对象的调节。
（5）人机界面：人机界面用于人与计算机控制系统之间的交互，包括操作面板、显示器等。
2. 计算机控制系统的设计方法计算机控制系统的设计主要包括以下几个步骤：（1）系统分析：分析被控对象的特点和需求，确定控制目标。
（2）系统建模：根据被控对象的特点，建立数学模型。
（3）控制器设计：根据数学模型和控制目标，选择合适的控制器类型，并进行参数整定。
（4）系统仿真：在计算机上对控制系统进行仿真，验证系统性能。
（5）系统实施：根据仿真结果，对实际控制系统进行调整和优化。
3. 计算机控制系统的调试与实施计算机控制系统的调试主要包括以下几个方面：（1）硬件调试：检查硬件设备是否正常，包括传感器、控制器、执行器等。
（2）软件调试：检查控制算法是否正确，参数是否合理。
（3）系统联调：将硬件和软件结合起来，进行系统联调，验证系统性能。
计算机控制技术01-“计算机控制技术”实验教程(含全部指导书)_版权_北京交通大学
numg=[0.1 0.03 −0.07]; deng=[1 −2.7 2.42 −0.72]; g=tf(numg,deng,−1) get(g); [nn, dd]=tfdata(g,'v') [zz,pp,kk]=zpkdata(g,'v') %Unite circle region with distrbuting zeros points and poles points hold on pzmap(g), hold off axis equal
序列进行传递，而对象模型部分则以连续的信号方式进行传递，它们之间需要通过采样(A/D) 和保持(D/A)环节进行信号转换，并且在这个信号的转换过程中，要符合采样(Shannon)定理。 离散时间系统模型描述方法有差分方程、Z 传递函数和零极点增益等多种形式，最典型的连 续时间系统模型有微分方程、拉普拉斯传递函数等，它们之间能够相互转换。每一种模型都
F(z) 逆 变 换 得 到 的 离 散 点 序 列 为
f (k) = k ⋅ bk−1 。
自动控制原理实验(1)
实验一 典型环节的电路模拟一、实验目的1．熟悉THKKL-5型 控制理论·计算机控制技术实验箱及“THKKL-5”软件的使用； 2．熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。
二、实验设备1．THKKL-5型 控制理论·计算机控制技术实验箱；2．PC 机一台(含“THKKL-5”软件)、USB 数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB 接口线。
三、实验内容1．设计并组建各典型环节的模拟电路；2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响。
四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。
熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析十分有益。
本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，其原理框图 如图1-1所示。
图中Z 1和Z 2表示由R 、C 构成的复数阻抗。
1．比例（P ）环节比例环节的特点是输出不失真、不延迟、成比例地复现输出信号的变化。
图1-1 它的传递函数与方框图分别为：KS U S U S G i O ==)()()(当U i (S)输入端输入一个单位阶跃信号，且比例系数为K 时的响应曲线如图1-2所示。
2．积分（I ）环节 图1-2积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。
它的传递函数与方框图分别为：设U i (S)为一单位阶跃信号，当积分系数为T 时的响应曲线如图1-3所示。
TsS U S Us G i O1)()()(==图1-33．比例积分(PI)环节比例积分环节的传递函数与方框图分别为：)11(11)()()(21211212CSR R R CSR R R CSR CS R S U S U s G i O +=+=+==其中T=R 2C ，K=R 2/R 1设U i (S)为一单位阶跃信号，图1-4示出了比例系数(K)为1、积分系数为T 时的PI 输出响应曲线。
计算机控制技术实验报告
计算机控制技术实验报告实验一系统认识及程序调试练习实验目的1．掌握TD-ACC+实验教学系统联机软件中的各菜单功能，熟练掌握其中的程序编辑、编译、链接、加载及调试方法。
2．了解TD-ACC+实验教学系统的系统资源及硬件操作环境。
实验设备PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套实验内容1．阅读“第一部分i386EX 系统板介绍”，了解TD-ACC+实验教学系统的构成；2．读懂实验程序，对实验程序进行编辑、编译、链接、加载及调试练习。
实验原理调试下列程序：在显示器上显示一行26个英文字母，换行后重复进行。
第一种实现方法：显示两行字母之间的延时时间采用软件延时方式。
实验程序1（采用软件延时方式）CODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV CX,001AH ；显示字符个数（26）→CXMOV AH, 01MOV AL, 13INT 10H ；显示换行CALL DELAY ；调用延时子程序MOV AL,41H ；送字符‘A’的ASCⅡ码AGAIN: MOV AH,01 ；显示一个字符INT 10HINC AL ；下一显示字符的ASCⅡ码LOOP AGAIN ；连续显示26个字母JMP START ；重复进行DELAY: PUSH CX ；延时子程序MOV CX,0FFFFH DEL1: PUSH AX POP AX LOOP DEL1POP CX RET CODE ENDSEND START第二种实现方法：显示两行字母之间的间隔时间用内部定时器8254进行控制，时间到由定时器的OUT 端发出脉冲信号到中断控制器8259的中断信号输入端，向CPU 请求中断，在中断程序中完成显示一行字母的功能。
硬件接线如图1-1，用排线将i386内部1#定时器输出OUT1连接到8259的一个中断请求端IRQ7。
8254与8253类似，它们的编程方式是兼容的，其控制字格式如下：SC 1 SC 0——所选计数器 0 0 计数器0 0 1 计数器1 1 0 计数器2 1 1 无意义 RW 1 RW 0——读/写格式 0 0 锁定当前计数值（供CPU 读取） 0 1 只读/写低8位 1 0 只读/写高8位 1 1 先读/写低8位，后读/写高8位M 2 M 1M 0——工作方式选择 0 0 0 方式0 0 0 1 方式1 X 1 0 方式2 X 1 1 方式3 1 0 0 方式4 1 0 1 方式5 BCD ——计数格式 0 计数器按二进制格式计数 1 计数器按BCD 码格式计数实验程序2（采用定时中断方式） CODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV AX,OFFSET IRQ7；填写8259的7号中断矢量入口地址的偏移量 MOV SI,003CH ；填写8259中断7的中段矢量 MOV [SI],AX ；填偏移量矢量 MOV AX,CS ；填写8259中断矢量入口地址的段地址 MOV SI,003EH ；填写7号中断段地址矢量 MOV [SI],AXCLI ；关系统总中断 CALL SYSINTI ；调用系统初始化子程序 MOV DX,0F043H MOV AL,076H ；初始化1＃定时器 OUT DX,ALMOV DX,0F041H图1-1MOV AL,10H ；定时10ms时间常数低8位OUT DX,AL ；写1#定时器定时常数的低字节MOV X,0F041HMOV AL,27H ；定时10ms时间常数高8位OUT DX,AL ；写1#定时器定时常数的高字节MOV BX,64HMOV AH, 01MOV AL, 13INT 10H ；显示换行AGAIN: STI ；打开系统总中断HLT ；停机等待直到有中断产生JMP AGAIN ；继续IRQ7: DEC BXJNZ FINISHMOV BX,64HMOV CX,001AHMOV AL,41HAGAIN1: MOV AH,01INT 10HINC ALLOOP AGAIN1MOV AH, 01MOV AL, 13INT 10HFINISH: MOV AL,20H ；中断结束OUT 20H,ALIRET ；中断返回SYSINTI: MOV AX,8000H ；系统初始化子程序（已保存在机器中）OUT 23H,AL ；扩展IO使能XCHG AL,AHOUT 22H,ALOUT 22H,AXMOV DX,0F822H ；初始化管脚配置P2CFG，配置CS0#MOV AL,70HOUT DX,ALMOV DX,0F824H ；初始化管脚配置P3CFG,配置主片IRQ7MOV AL,0B2HOUT DX,ALMOV DX,0F832H ；初始化管脚配置INTCFGMOV AL,0AHOUT DX,ALMOV DX,0F834H ；初始化管脚配置TMRCFGMOV AL,15H ；将GATE1接VCCOUT DX,ALMOV AL,11H ；初始化主片8259OUT 20H,ALMOV AL,08HOUT 21H,ALMOV AL,04HOUT 21H,ALMOV AL,01HOUT 21H,ALMOV AL,6FH ；写主片8259的中断屏蔽字，允许主片的IRQ7(用OUT 21H,AL 户程序使用)和IRQ4(系统通讯用)MOV AL,11H ；初始化从片8259OUT 0A0H,ALMOV AL,30HOUT 0A1H,ALMOV AL,02HOUT 0A1H,ALMOV AL,01HOUT 0A1H,ALMOV AL,0FFHOUT 0A1H,ALRETCODE ENDSEND START实验步骤1．打开微机及实验系统电源。
计算机控制技术试验教学大纲
（2）分别观察和分析在 P、PI、PD 和 PID 作用下系统的响应 实验四：模数转换
1、实验目的 掌握模数转换的基本原理和编程方法。
2、方法原理 用 C 语言或汇编语言编写相应控制程序。
3、主要实验仪器及材料 微机、MFID 多功能接口实验箱、万用表
4、实验内容
输入大小不同的模似信号，启动 A/D 转换，观察输出的数字量，并对比实 际值与理论值，分析误差产生的原因。 实验五：数模转换
２
３２
１２
436419
２
３２
１２
三、实验项目与类型：
序 实验项目
号
1
典型环节的模拟研
究
2 采样与保持
3 数字 PID 控制
4 模数转换
5 数模转换ຫໍສະໝຸດ RS-485 标准半双工 6 中断方式异步串行 2 √
通信
7 直流电机闭环调速 ４
8 步进电机调速实验 ４
9 温度闭环控制实验 ４
四、实验教学内容 实验一：典型环节的模拟研究
1、实验目的
掌握数模转换的原理与方法。
2、方法原理 用 C 语言或汇编语言编写相应控制程序。
3、主要实验仪器及材料 微机、MFID 多功能接口实验箱、示波器
4、实验内容
编写一个输出三角波或锯齿波的程序，启动 D/A 转换，在示波器上观察输 出波形。 实验六：RS-485 标准半双工中断方式异步串行通信
1、实验目的
学习 RS-485 标准的串行接口电路组成原理以及中断方式串行通信程序设计 方法。
2、方法原理
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电通，力1根保过据护管生高线产中0不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置，机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资2负料2，荷试而下卷且高总可中体保资配障料置2试时32卷，3各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并25工且52作尽22下可护都能1关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资；中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整，高核或中对者资定对料值某试，些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位，卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置，地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中，案资要，料求编试技5写、卷术重电保交要气护底设设装。备备置管4高调、动线中试电作敷资高气，设料中课并技3试资件且、术卷料中拒管试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术，技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式；资，对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资，件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调，并试合且技理进术利行，用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活：。。在对对分于于线调差盒试动处过保，程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试，题技应，术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进，变行需压隔要器开在组处事在理前发；掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时，、，强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试，卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用，关高要技中进术资行资料检料试查，卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
计算机控制实验报告
.《计算机控制技术》实验报告班级：学号：姓名：信息工程学院2016-2017-2实验1：D/A转换实验实验名称：D/A转换实验一．实验目的学习D/A转换器原理及接口方式，并掌握TLC7528芯片的使用。
二．实验原理TLC7528芯片，它是8位、并行、两路、电压型输出数模转换器。
会将数字信号转换成模拟信号。
三．实验容本实验输入信号：8位数字信号本实验输出信号：锯齿波模拟信号本实验数/模转换器：TLC7528输出电路预期实验结果：在虚拟示波器中显示数字信号转换成功的锯齿波模拟信号的波形图。
四．实验结果及分析记录实验结果如下：结果分析：为什么会出现这样的实验结果？请用理论分析这一现象。
D/A就是将数字量转化为模拟量，然后通过虚拟示波器显示出来，表现为电压的变化。
1.实验2：采样与保持实验实验名称：信号采样与保持一．实验目的1.熟悉信号的采样与保持过程2.学习和掌握采样定理3.学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号二．实验原理香农(采样) 定理：若对于一个具有有限频谱(|W|<Wmax)的连续信号f (t)进行采样，当采样频率满足Ws≥2Wmax 时，则采样函数f*(t) 能无失真地恢复到原来的连续信号f(t)。
Wmax 为信号的最高频率，Ws 为采样频率。
三．实验容本实验输入信号：正弦波模拟信号本实验输出信号：正弦波数字信号本实验采样信号：方波预期实验结果：1.在模拟示波器中成功显示采样与保持的正弦波信号。
2.成功在模拟示波器中还原输入的正弦波信号。
四．实验结果及分析记录实验结果如下：零阶保持增大采样周期失真3.直线采值二次曲线结果分析：为什么会出现这样的实验结果？请用理论分析这一现象。
实验3：数字滤波实验实验名称：数字滤波一．实验目的1.学习和掌握一阶惯性滤波2.学习和掌握四点加权滤波二．实验原理一般现场环境比较恶劣，干扰源比较多，消除和抑制干扰的方法主要有模拟滤波和数字滤波两种。
由于数字滤波方法成本低、可靠性高、无阻抗匹配、灵活方便等特点，被广泛应用，下面是一个典型数字滤波的方框图：三．实验容本实验输入信号：正弦信号干扰信号本实验输出信号：正弦波模拟量本实验采样信号：周期为5ms的方波本实验被控对象：预期实验结果：输入为带有毛刺的正弦波，经过滤波后，输出为正弦波信号四．实验结果及分析记录实验结果如下：5.结果分析：不同采样周期对实验结果的影响，使用理论分析这一结果。
计算机控制技术实验报告
计算机控制技术实验报告实验一过程通道和数据采集处理一、输入与输出通道本实验教程主要介绍以A/D 和D/A 为主的模拟量输入输出通道，A/D 和D/A 的芯片非常多，这里主要介绍人们最常用的ADC0809 和TLC7528。
一、实验目的1(学习A/D 转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809 芯片的使用2(学习D/A 转换器原理及接口方法，并掌握TLC7528 芯片的使用二、实验内容1(编写实验程序，将,5V ~ +5V 的电压作为ADC0809 的模拟量输入，将转换所得的8 位数字量保存于变量中。
2(编写实验程序，实现D/A 转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形。
三、实验设备+PC 机一台，TD-ACC实验系统一套，i386EX 系统板一块四、实验原理与步骤1(A/D 转换实验ADC0809 芯片主要包括多路模拟开关和A/D 转换器两部分，其主要1特点为:单电源供电、工作时钟CLOCK 最高可达到1200KHz 、8 位分辨率，8 个单端模拟输入端，TTL 电平兼容等，可以很方便地和微处理器+ 接口。
TD-ACC教学系统中的ADC0809 芯片，其输出八位数据线以及CLOCK 线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK (1MHz) 上。
其它控制线根据实验要求可另外连接 (A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0,IN7)。
根据实验内容的第一项要求，可以设计出如图1.1-1 所示的实验线路图。
单次阶跃模数转换单元控制计算机图1.1-1上图中，AD0809 的启动信号“STR”是由控制计算机定时输出方波来实现的。
“OUT1” 表示386EX 内部1,定时器的输出端，定时器输出的方波周期,定时器时常。
图中ADC0809 芯片输入选通地址码A、B、C 为“1”状态，选通输入通道IN7;通过单次阶跃单元的电位器可以给A/D 转换器输入,5V ~ +5V 的模拟电压;系统定时器定时1ms 输出方波信号启动A/D 转换器，并将A/D 转换完后的数据量读入到控制计算机中，最后保存到变量中。
1ADDA实验报告
东南大学自动化学院实验报告课程名称：计算机控制技术实验第一次实验实验名称：AD与DA转化院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：实验室：实验组别：同组人员：实验时间：年月日评定成绩：审阅教师：目录一、实验目的 (2)二、实验设备 (2)三、实验原理 (2)四、实验步骤 (3)五、实现代码 (4)六、实验波形 (5)一、实验目的1、通过编程熟悉VC++的Win32 Console Application的编程环境；2、通过编程熟悉PCI-1711数据采集卡的数据输入输出；3、了解采集卡AD转换芯片的转换性能；4、通过实验了解字节数与二进制数的转换。
二、实验设备1．THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台2．PCI-1711数据采集卡一块3．PC机1台(安装软件“VC++”及“THJK_Server”)三、实验原理1．数据采集卡PCI-1711是输入功能强大的低成本多功能PCI总线卡。
特点：16路单端模拟量输入12位A/D转换器，采样速率可达100KHz每个输入通道的增益可编程自动通道/增益扫描卡上1K采样FIFO缓冲器2路12位模拟量输出（仅PCI-1711）16路数字量输入及16路数字量输出可编程触发器/定时器图1-1 PCI-1711卡管脚图2. ADDA转换原理该卡在进行A/D转换实验时，输入电压与二进制的对应关系为：-10～10V对应为0～4095(A/D转换精度为12位)。
D/A通道输出范围为0～10V。
详细编程说明见“PCI-1711数据采集卡驱动函数说明.doc”文档。
四、实验步骤1、仔细阅读“PCI-1711数据采集卡驱动函数说明.doc”文档。
2、将实验台上的“阶跃信号发生器”的输出端通过导线与PCI-1711数据采集接口的AD1通道输入端相连，同时将PCI-1711数据采集接口的AD1通道通过导线与实验平台上的交直流数字电压表（选取直流档）的输入端相连；3、打开ADDA实验VC++程序文件夹，打开.dsw工程文件，添加缺少的main函数（主程序），编程实现以下功能：在运行程序后的DOS界面上应显示AD第一通道输入值，同时并显示出转换后对应的以十进制存放的二进制码，并将其转换为二进制码；在程序中使用输出函数通过DA1通道输出一个0~10V的电压（PCI-1711卡无法输出负电压），然后使用THBDC-1型实验平台上的直流数字电压表进行测量，并确认输出值是否正确。
计算机控制技术实验一ADDA转换实验
计算机控制技术实验一ADDA转换实验AD转换实验是计算机控制技术领域中非常重要的实验之一、AD转换（Analog-to-Digital Conversion）是将模拟信号转换为数字信号的过程，而DA转换（Digital-to-Analog Conversion）则是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在实际应用中，AD和DA转换广泛应用于音频处理、图像处理、传感器信号处理等领域。
本实验旨在通过实际操作，深入理解AD和DA转换的原理和方法，并通过实验数据的收集和分析来验证实验结果。
首先，我们需要准备实验所需的硬件设备和软件工具。
实验所需的硬件包括AD转换芯片、DA转换芯片、测试电路和接线器。
在软件方面，我们可以使用相应的开发工具来编写程序控制AD和DA转换芯片。
接下来，我们开始进行AD转换实验。
首先，我们需要设计一个模拟信号的输入电路，并将其与AD转换芯片连接，将模拟信号输入到AD转换芯片中。
然后，我们需要编写控制程序，通过控制AD转换芯片的工作模式和参数来实现AD转换操作。
在进行实验时，我们可以分别调整采样率、量化精度等参数，以验证AD转换的准确性和可靠性。
最后，我们可以通过读取AD转换芯片输出的数字信号，并进行相应的计算和分析，来得到模拟信号的数字表示。
完成AD转换实验之后，我们将进行DA转换实验。
首先，我们需要将数字信号输出到DA转换芯片中，并将DA转换芯片的输出连接到相应的模拟电路中。
然后，我们需要编写控制程序，通过控制DA转换芯片的工作模式和参数来实现DA转换操作。
在进行实验时，我们可以分别调整输出的数值范围、输出精度等参数，以验证DA转换的准确性和可靠性。
最后，我们可以通过读取模拟电路中的信号，并进行相应的计算和分析，来得到数字信号的模拟表示。
通过AD和DA转换实验，我们可以深入理解模拟信号与数字信号之间的转换原理和方法，学习如何编写控制程序来实现AD和DA转换操作，并通过实验数据的收集和分析来验证实验结果。
计算机控制技术实验报告
计算机控制技术实验报告实验名称：计算机控制技术实验实验目的：通过学习计算机控制技术的基本原理和方法，掌握计算机控制技术的应用。
实验原理：计算机控制技术是一种应用于现代工业自动化控制中的控制技术。
计算机控制系统由计算机硬件和软件组成，通过采集、处理和输出各种信号来完成对被控对象的控制。
实验仪器：计算机、控制器、传感器、被控对象等。
实验步骤：1.确定实验目标和实验要求。
2.研究被控对象的性质和特点，设计控制方案。
3.配置硬件设备，连接传感器、控制器和计算机。
4.编写控制程序，设置控制算法，实现被控对象的控制。
5.进行实验操作，观察并记录实验结果。
6.对实验结果进行分析和评价，总结实验经验。
实验结果和分析：在实验中，我们选择了一个温度控制系统作为被控对象。
通过传感器采集环境温度，并通过控制器将控制信号发送给加热器，调节加热器的功率来控制环境温度。
通过实验操作，我们观察了不同环境温度下的控制效果。
实验结果表明，在控制系统正常工作时，环境温度可以稳定在设定温度附近，并具有很好的控制精度。
此外，我们还对控制系统进行了稳定性和响应速度等性能指标的评价。
实验结果显示，控制系统具有较好的稳定性和快速响应的特点，可以满足实际工业生产中对温度控制的要求。
实验总结：通过本次实验，我们深入学习了计算机控制技术的基本原理和方法，并通过实践掌握了实验操作的技巧。
实验结果表明，计算机控制技术在工业生产中具有广泛的应用前景。
在今后的学习中，我们将进一步深入研究计算机控制技术的进一步发展，并不断提高实际应用能力，为工业自动化控制的发展贡献自己的力量。
计算机控制技术01-实验六：模糊推理系统(FIS)的设计与仿真
实验六模糊推理系统（FIS）的设计与仿真一、实验目的：1．认识MATLAB模糊逻辑工具箱的功能和特点；2．了解MATLAB模糊逻辑工具箱的五个图形化系统设计工具的功能；3．能够运用MATLAB模糊逻辑工具箱对模糊逻辑系统进行正确的参数设置；4．掌握基于Simulink的模糊逻辑系统模块的建立。
二、实验工具：MATLAB软件（6.1以上版本）。
三、实验内容及步骤：（一）PART A MATLAB模糊逻辑工具箱设计思想在MA TLAB中提供了Fuzzy Logic Toolbox（FIS，Fuzzy Inference System），主要有五个界面组成：（1）FIS Editor （模糊推理编译器）（2）Membership Function Editor （隶属度函数编辑器）（3）Rule Editor （模糊规则编辑器）（4）Rule Viewer （模糊规则浏览器）（5）Surface Viewer（模糊推理输入输出曲面视图）1. 模糊推理编译器（1）在MATLAB命令窗口中输入：fuzzy ，激活FIS Editor。
Fig. 1 MAMDANIFIS Editor用于建立模糊逻辑系统的整体框架，包括输入与输出数目、去模糊化方法等。
(2)MATLAB 提供两个逻辑推理MAMDANI 和SUGENO 方法。
Fig. 2 SUGENO窗口左下方的五种算法分别是：And Method ：“与”算法；Or Method ：“或”算法；Implication ：蕴涵算法；Aggregation：综合；Deffuzification: 清晰化。
(3) 编辑FIS维数：在添加变量时可Edit——Add Variable ——Output2. 隶属度编辑器双击任意输入与输出模块，打开如下Membership Function Editor：Fig. 3 Membership Function EditorType：隶属度函数类型；Range：集合论域的取值；Params：曲线的拐点。
计算机控制技术实验报告
实验一 基于Matlab 的控制系统模型一、 实验目的1. 熟悉Matlab 的使用环境，学习Matlab 软件的使用方法和编程方法2. 学习使用Matlab 进行各类数学变换运算的方法3. 学习使用Matlab 建立控制系统模型的方法二、 实验器材x86系列兼容型计算机，Matlab 软件三、 实验原理1. 香农采样定理对一个具有有限频谱的连续信号f(t)进行连续采样，当采样频率满足max 2ωω≥S 时，采样信号f*(t)能无失真的复现原连续信号。
作信号tet f 105)(-=和kT10*5)(-=et f 的曲线，比较采样前后的差异。
幅度曲线： T=0.05 t=0:T:0.5f=5*exp(-10*t) subplot(2,1,1) plot(t,f) gridsubplot(2,1,2) stem(t,f) grid请改变采样周期T ，观察不同的采样周期下的采样效果。
幅频曲线： w=-50:1:50F=5./sqrt(100+w.^2) plot(w,F) grid若|)0(|1.0|)(|max F j F =ω，选择合理的采样周期T 并加以验证。
（抽样后的频谱是将原信号频谱以抽样频率s ω为周期进行周期延拓，幅度变为原来的s T 1而得到）w=-400:20:400ws=200 Ts=2*pi/wsF0=5/Ts*(1./sqrt(100+(w).^2)) F1=5/Ts*(1./sqrt(100+(w-ws).^2)) F2=5/Ts*(1./sqrt(100+(w+ws).^2)) plot(w,F0,w,F1,w,F2) grid请改变采样频率ws ，观察何时出现频谱混叠？2. 拉式变换和Z 变换使用Matlab 求函数的拉氏变换和Z 变换拉式变换： syms a w t f1=exp(-a*t)Z 变换： syms a k T f1=exp(-a*k*T)laplace(f1) f2=tlaplace(f2) f3=t* exp(-a*t) laplace(f3) f4=sin(w*t) laplace(f4)f5=exp(-a*t)*cos(w*t) laplace(f5)反拉式变换 syms s a f1=1/silaplace(f1) f2=1/(s+a) ilaplace(f2) f3=1/s^2 ilaplace(f3)f4=w/(s^2+w^2) ilaplace(f4)f5=1/(s*(s+2)^2*(s+3)) ilaplace(f5)ztrans(f1) f2=k*T ztrans(f2)f3=k*T*exp(-a*k*T) ztrans(f3) f4=sin(a*k*T) ztrans(f4) f5=a^k ztrans(f5)反Z 变换 syms z a T f1=z/(z-1) iztrans(f1)f2=z/(z-exp(-a*T)) iztrans(f2) f3=T*z/(z-1)^2 iztrans(f3) f4=z/(z-a) iztrans(f4)f5=z/((z+2)^2*(z+3)) iztrans(f5)3. 控制系统模型的建立与转化传递函数模型：num=[b1,b2,…bm]，den=[a1,a2,…an]，nn n mm m b s a s a b s b s b den num s G ++++++==-- 121121)( 零极点增益模型：z=[z1,z2,……zm]，p=[p1,p2……pn]，k=[k]，)())(()())(()(2121n m p s p s p s z s z s z s ks G ------=建立系统模型65)3)(2()1()(22+++=+++=s s ss s s s s s G 和65)3)(2()1()(22+++=+++=z z zz z z z z z G 传递函数模型： num=[1,1,0] den=[1,5,6] T=0.1Gs1=tf(num,den) Gz1=tf(num,den,T) 零极点增益模型： z=[0,-1] p=[-2,-3] k=[1] T=0.1Gs2=zpk(z,p,k) Gz2=zpk(z,p,k,T)传递函数模型和零极点增益模型相互转化 传递函数模型转化零极点增益模型： num=[1,1,0] den=[1,5,6] T=0.1Gs1=tf(num,den) Gz1=tf(num,den,T) [z,p,k]=tf2zp(num,den) Gs2=zpk(z,p,k) Gz2=zpk(z,p,k,T)零极点增益模型转化传递函数模型： z=[0,-1] p=[-2,-3] k=[2] T=0.1Gs1=zpk(z,p,k) Gz1=zpk(z,p,k,T)[num,den]=zp2tf(z',p',k) Gs2=tf(num,den) Gz2=tf(num,den,T)建立系统模型)84)(2()22)(1()(222++++++=s s s s s s s G 和)84)(2()22)(1()(222++++++=z z z z z z z G num1=[1,1]num2=[1,2,2] den1=[1,0,2] den2=[1,4,8]num=conv(num1,num2) den=conv(den1,den2) T=0.1Gs1=tf(num,den) Gz1=tf(num,den,T) [z,p,k]=tf2zp(num,den) Gs2=zpk(z,p,k) Gz2=zpk(z,p,k,T)四、 实验步骤1. 根据参考程序，验证采样定理、拉氏变换和Z 变换、控制系统模型建立的方法2. 观察记录输出的结果，与理论计算结果相比较3. 自行选则相应的参数，熟悉上述的各指令的运用方法五、 实验数据及结果分析记录输出的数据和图表并分析 T=0.05时，幅度曲线和幅频曲线0.050.10.150.20.250.30.350.40.450.501234500.050.10.150.20.250.30.350.40.450.50123450.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5012345-50-40-30-20-10102030405000.10.20.30.40.5T=0.1时，幅度曲线和幅频曲线拉氏变换结果： 反拉氏变换结果： f1 = f1= exp(-a*t) 1/s ans = ans= 1/(s+a) 1 f2 = f2 =t 1/(s+a) ans = ans =1/s^2 exp(-a*t) f3 = f3 = t*exp(-a*t) 1/s^2 ans = ans= 1/(s+a)^2 t f4 = f4=sin(w*t) w/(s^2+w^2) ans = ans=w/(s^2+w^2) sin(w*t) f5 = f5 =0 0.0 0. 0.1 0. 0.2 0. 0.30. 0.4 0.1 2 3 4 5 -5-4 -3 -2 -1 01 2 3 4 50 0. 0. 0. 0.0.0.05 0.10.15 0.20.25 0.30.35 0.40.45 0.50 1 2 3 4 50.05 0.10.15 0.20.25 0.30.35 0.40.45 0.50 1 2 3 4 5exp(-a*t)*cos(w*t) 1/s/(s+2)^2/(s+3) ans = ans =(s+a)/((s+a)^2+w^2) 1/12+(-1/2*t+1/4)*exp(-2*t)-1/3*exp(-3*t)s ω=200时， s ω=400时，Z 变换： 反Z 变换： f1 =f1 = exp(-a*k*T) z/(z-1) ans = ans = z/exp(-a*T)/(z/exp(-a*T)-1) 1 f2 = f2 =k*T z/(z-exp(-a*T)) ans = ans =T*z/(z-1)^2 exp(-a*T)^n f3 = f3 =k*T*exp(-a*k*T) T*z/(z-1)^2 ans = ans = T*z*exp(-a*T)/(z-exp(-a*T))^2 T*n f4 = f4 = sin(a*k*T) z/(z-a) ans = ans = z*sin(a*T)/(z^2-2*z*cos(a*T)+1) a^n f5 = f5 =a^k z/(z+2)^2/(z+3) ans = ans =z/a/(z/a-1) -(-2)^n-1/2*(-2)^n*n+(-3传递函数模型： 零极点增益模型： Transfer function: Zero/pole/gain:s^2 + s s (s+1) ------------- ----------- s^2 + 5 s + 6 (s+2) (s+3) Transfer function: Zero/pole/gain:-400-300-200-100010020030040005101520253035-400-300-200-1000100200300400246810121416z^2 + 5 z + 6 z (z+1) Sampling time: 0.1 -----------(z+2) (z+3)Sampling time: 0.1系统模型：num =1 3 4 2den =1 4 10 8 16T =0.1000Transfer function:s^3 + 3 s^2 + 4 s + 2-------------------------------s^4 + 4 s^3 + 10 s^2 + 8 s + 16Transfer function:z^3 + 3 z^2 + 4 z + 2-------------------------------z^4 + 4 z^3 + 10 z^2 + 8 z + 16Sampling time: 0.1z =-1.0000 + 1.0000i-1.0000 - 1.0000i-1.0000p =-2.0000 + 2.0000i-2.0000 - 2.0000i-0.0000 + 1.4142i-0.0000 - 1.4142ik =1Zero/pole/gain:(s+1) (s^2 + 2s + 2)--------------------------(s^2 + 2) (s^2 + 4s + 8)Zero/pole/gain:(z+1) (z^2 + 2z + 2)--------------------------(z^2 + 2) (z^2 + 4z + 8)Sampling time: 0.1实验二 基于Matlab 的控制系统仿真一、 实验目的1. 学习使用Matlab 的命令对控制系统进行仿真的方法2. 学习使用Matlab 中的Simulink 工具箱进行系统仿真的方法二、 实验器材 x86系列兼容型计算机，Matlab 软件 三、实验原理1. 控制系统命令行仿真建立如图所示一阶系统控制模型并进行系统仿真。
计算机控制技术实验报告(DOC)
计算机控制技术实验报告实验一信号的采样与保持一、实验目的1．熟悉信号的采样和保持过程。
2．学习和掌握香农(采样)定理。
3．学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。
二、实验设备PC 机一台，TD-ACS实验系统一套，i386EX 系统板一块。
三、实验原理香农（采样）定理：若对于一个具有有限频谱（max ωω<）的连续信号)(t f 进行采样，当采样频率满足max 2ωω≥s时，则采样函数)(t f *能无失真地恢复到原来的连续信号)(t f 。
max ω为信号的最高频率，s ω为采样频率。
四．实验内容1．采样与保持编写程序，实现信号通过 A/D 转换器转换成数字量送到控制计算机，计算机再把数字量送到 D/A 转换器输出。
实验线路图如图2-1所示，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，其它线系统已连好。
STR /OE EOC CLOCKIN7AB CD0 ┆D7+5V i386EX CPU24MHzTMROUT1INT3(主8259IRQ7)TMRCLK1WR#CLK2 M/IO# A0XD0┆XD7OUT1/IOY01MHz 分频模数转换单元控制计算机/CS /WR A0OUT1D0┆ D7 /IOY1/IOWIRQ7数模转换单元正弦波OUT图2-1 采样保持线路图控制计算机的“OUT1”表示386EX 内部1#定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259的“7”号中断，用作采样中断。
正弦波单元的“OUT ”端输出周期性的正弦波信号，通过模数转换单元的“IN7”端输入,系统用定时器作为基准时钟（初始化为10ms ），定时采集“IN7”端的信号，转换结束产生采样中断，在中断服务程序中读入转换完的数字量，送到数模转换单元，在“OUT1”端输出相应的模拟信号。
由于数模转换器有输出锁存能力，所以它具有零阶保持器的作用。
采样周期T= TK×10ms ，TK 的范围为01~ FFH ，通过修改TK 就可以灵活地改变采样周期，后面实验的采样周期设置也是如此。
Lab_act教师用实验指导
说明计算机控制技术实验说明自控/计控原理下册包括计算机控制技术实验、控制系统实验和综合控制实验。
较多涉及到的是计算机控制的部分。
AEDK-labACT自控/计控原理教学实验系统的计控有以下几个特点：一．计算机控制的一些控制参数可在界面上直接修改。
由于自控/计控实验主要注重的是对系统原理的理解掌握和对系统参数的研究分析，而并不是对系统控制程序的具体研究编写上，因此AEDK-LabACT自控/计控原理教学实验系统的计控，设计了较为友好的实验界面，对于不同的被控对象，可以在界面上直接设定和修改各项控制参数，而不用在程序上进行复杂的修改设定，以免破坏原有的控制程序。
这种直接在界面上修改控制参数的方法既直观又方便，免去了修改编写程序时所花的大量精力。
1、在采样/保持控制系统分析实验中，采样周期可在显示界面的右上角进行修改。
2、PID控制中的P、Ti、Td参数及采样周期T；温度控制的PID参数、积分控制量和温度设置；电机调速控制中的PID参数、转速设置等，以便随时获得不同的控制要求。
3、最少拍控制和大林算法中控制参数Ki和Pi及采样周期T可直接修改获得不同的设计要求。
二．各个控制实验大项中分别列举了多种实验算法和设计方法1、在采样/保持器控制系统分析中，列举了不同控制系统的算法举例，供用户进行实验验证。
2、PID控制实验中，列举了标准PID控制算法、积分分离PID控制算法、非线性PID控制算法和积分分离——砰砰复式PID控制算法四种典型的PID控制算法；3、最少拍控制实验中，列举了两种不同控制系统的有纹波和无纹波控制算法和参数，都能够使系统达到稳定所需要的采样周期最少，而且在采样点的输出值能准确地跟踪输入信号，不存在静差。
4、大林算法实验中，列举了三种不同控制参数情况下的算法和控制效果，有严重振铃现象的大林算法、有微弱振铃现象的大林算法和无振铃现象的大林算法。
5、多变量解耦控制提供了二种不同的解耦控制装置设计算法，有采用微分方程直接建立差分方程设计解耦装置D(S) 和采用Z传递函数建立差分方程设计解耦装置D(S)，每种算法还提供了四种不同的系统，有一阶开环、一阶闭环和两个不同系统的二阶闭环系统。
实验一典型环节的电路模拟
实验⼀典型环节的电路模拟实验⼀典型环节的电路模拟⼀、实验⽬的1. 熟悉THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台及上位机软件的使⽤；2. 熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3. 测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。
⼆、实验设备1. THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台；2. PC机⼀台(含上位机软件)、USB数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB接⼝线。
三、实验内容1. 设计并组建各典型环节的模拟电路；2. 测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响；四、实验原理及其步骤⾃控系统是由⽐例、积分、微分、惯性等环节按⼀定的关系组建⽽成。
熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输⼊的响应，将对系统的设计和分析是⼗分有益的。
本实验中的典型环节都是以运放为核⼼元件构成。
实验准备：①当u i为⼀单位阶跃信号时，⽤上位软件观测，选择“通道1-2”，其中通道AD1接电路的输出u O；通道AD2接电路的输⼊u。
i②为了更好的观测实验曲线，实验时可适当调节软件上的分频系数(⼀般调⾄刻度2以上)和“”按钮(时基⾃动)。
③如采集卡不能正常采集数据，请更新USB数据采集卡驱动。
具体操作步骤：右击“我的电脑”，点击“管理”-“设备管理器”-“通⽤串⾏总线控制器”，找到“UsbCard Device”，右击-“卸载”，确定。
卸载后再次点击“计算机管理”菜单中的“操作”-选择“扫描检测硬件改动”，打开硬件安装向导，选择“从列表或指定位置安装（⾼级）”，点击“下⼀步”，点击“浏览”，驱动在D盘THBDC软件⽂件夹中，选择安装即可。
④实验电路中如使⽤到电容时，每次试验中需要利⽤“锁零按钮”对电容进⾏放电复位处理。
⑤输⼊阶跃信号幅值调节在±2V 以内。
1. ⽐例（P ）环节根据⽐例环节，选择实验台上的通⽤电路单元设计并组建相应的模拟电路，如图1-1所⽰。
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微机控制技术实验实验一采样与保持（一）、采样实验一．实验目的了解模拟信号到计算机控制的离散信号的转换—采样过程。
二．实验内容及步骤采样实验框图如图4-3-1所示。
本实验将通过模/数转换模块以一定的采样周期对B9单元产生的正弦波信号采样，送虚拟示波器显示，观察在不同采样周期下，比较输入及输出的波形（失真程度）。
图4-3-1 采样实验框图实验步骤：（1）将正弦波信号发生器单元（B6）中开关置于‘0.1~1Hz’档，输出正弦波为SIN测孔。
（2）函数信号发生器单元（B5）的S1置‘阶跃’档（最顶端），S2置到‘2－60mS’档。
（3（4）运行、观察、记录：①先运行LABACT程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观察和调整系统输入信号，调节正弦波信号发生器B6单元的调频和调幅电位器（正弦波的幅度为2V，频率为0.5Hz）。
②调节函数信号发生器（B5）单元中的调宽电位器使采样周期信号频率达到最大（约78Hz）③再运行LABACT程序，选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择采样实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，即可选用本实验配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形调节函数信号发生器（B5）单元中的调宽电位器，慢慢降低采样周期信号频率，直到虚拟示波器显示的正弦波严重失真，记录下此时的采样周期。
（二）采样/保持器实验一．实验要求1. 了解判断采样/保持控制系统稳定性的充要条件。
2．了解采样周期T对系统的稳定性的影响。
3．掌握控制系统处于临界稳定状态时的采样周期T 的计算。
4．观察和分析采样/保持控制系统在不同采样周期T 时的瞬态响应曲线。
二．实验内容及步骤本实验用于观察和分析在离散控制系统中采样周期T 对系统的稳定性的影响。
采样控制系统稳定的充要条件是：系统特征方程的根必须在Z 平面的单位圆内，特征方程式的根与采样周期T 有关，只要特征根的模均小于1，则系统稳定。
若要求图4-3-2所示的闭环采样/保持控制系统实验构成电路特征根的模小于1，须：150242522<----eeTTT 得：采样周期T<0.04S 。
图4-3-2 闭环采样/保持控制系统实验构成电路闭环采样系统实验中被控对象由积分环节（A3单元）与惯性环节（A5单元）构成。
本实验将函数发生器（B5）单元作为信号发生器， OUT 输出施加于被测系统的输入端Ui ，观察OUT 从0V 阶跃+2.5V 时，被测系统的在不同的采样周期T 时对系统的稳定性的影响积分环节（A3单元）的积分时间常数Ti=R 1*C 1=0.1S ，惯性环节（A5单元）的惯性时间常数 T=R 2*C 2=0.5S ，增益K=R2/R3=5。
实验步骤：注：‘S ST ’用‘短路套’短接!（1）将函数发生器（B5）单元的输出（OUT ）作为系统输入R 。
将B5单元的S1置‘阶跃’档（最顶端），置S2‘0.2-6S ’档。
（2）构造模拟电路：按图4-3-2安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：① 先运行LABACT 程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W ）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观察和调整系统输入信号，调节B5单元的调幅电位器使OUT 输出电压为2.5V ，调节调宽电位器使OUT 正输出宽度>6秒。
② 运行LABACT 程序，选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择采样/保持实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，运行实验程序，使用虚拟示波器CH1通道观察A5单元输出OUT （C ）的波形。
③ 该实验的显示界面的采样周期T （界面右上角）可由用户点击“停止”键后，在界面上直接修改，以期获得理想的实验结果，改变这些参数后，只要再次点击“开始”键，即可使实验机按照新的控制参数运行。
④ 采样周期T 设定为10ms 、30ms 和 50ms ，使用虚拟示波器CH1通道观察A5单元输出OUT （C ）的波形，观察记录波形，并判断其稳定性。
采样周期为⑤ 改变积分环节时间常数 （惯性时间常数T=0.2，惯性环节增益K=2，积分时间常数Ti =0.1S ）观察相应实验现象。
记录波形，并判断其稳定性，在表4-3-2中填入给此次的各参数与结果。
实验二 标准PID 控制算法一．实验要求1. 了解和掌握连续控制系统的PID 控制算法的模拟表达式（微分方程）。
2. 观察和分析在标准PID 控制系统中，P.I.D 参数对输出波形的影响。
3.了解和掌握本实验机的PID 控制算法中的特殊使用二．实验内容及步骤本实验用于观察和分析输入为阶跃信号时被测系统的PID 控制特性。
它把输入信号离散化，用数字形式的差分方程代替连续系统的微分方程，对它进行处理和控制。
离散化的PID 位置控制算式表达式为：)]1()([)()()(0--++=∑=k E k E TT Kj e T TK k E K k p dp kj ipP 式中：微分系数。
积分系数；--=--=P d d P i i K TTK K T T K 其中K P ：调节器的比例系数； i T ：调节器的积分时间常数； d T ：调节器的微分时间常数；Kp 系数不可过小，因为这会使计算机控制输出也较小，从而使系统量化误差变大，甚至有时控制器根本无输出而形成死区。
这时可将模拟电路开环增益适当减小，而使Kp 系数变大。
数字PID 控制实验构成如图4-5-1所示。
其被控对象由二个惯性环节（A3和A6单元）组成，惯性环节（A3单元）的惯性时间常数Ti=0.3S ，增益K=10 惯性环节（A6单元）的惯性时间常数 T=0.1S ，增益K=2。
实验步骤：注：将‘S ST ’用‘短路套’短接!（1）将函数发生器（B5）单元的输出（OUT ）作为系统输入R 。
(连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)将该单元的S1置‘阶跃’档（最顶端），置S2‘0.2-6S ’档。
（2）构造模拟电路：按图4-5-1安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：① 先运行LABACT 程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W ）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观察和调整系统输入信号，调节B5单元的调幅电位器使OUT 输出电压< 2.5V ，调节调宽电位器使OUT 正输出宽度 >2秒。
② 运行LABACT 程序，选择微机控制菜单下的数字PID 控制实验下的标准PID 控制选项，再选择开始实验，会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，运行实验程序。
③ 在程序运行中，随时可修改控制系数PID ，然后点击发送，无须点击停止；只有在需观察实验结果时，才需点击停止。
④ 该实验的显示界面中采样周期T （1~99）x 5mS ，“控制系数”栏的比例系数Kp（0.00~2.00）、调节器的积分时间常数Ti （1~199mS ）、调节器的微分时间常数Td （0~200mS ）；均可由用户在界面上直接修改，以期获得理想的实验结果。
改变Kp 、Ti 、Td 这些参数后，只要再次点击“发送”键，即可使实验机按照新的控制参数运行。
注：该实验的显示界面 “控制系数”栏的积分时间常数Ti ，不能随意改成200ms ，这将取消积分控制，变为PD 控制。
（详见PID 控制算法特殊使用）图4-5-1 数字PID 控制实验构成⑤ 该实验的显示界面的采样周期T （界面右上角）可由用户点击“停止”键后，在界面上直接修改，以期获得理想的实验结果，改变这些参数后，只要再次点击“开始”键，即可使实验机按照新的控制参数运行。
⑥ 该实验的显示界面中已设定采样周期T=4*5mS=20mS ，“控制系数”栏的Kp 、Ki 、Kd已设定：Kp=0.60 ，Ti =100mS ，Td=30mS⑦ 运行程序，用示波器观察输出C ，如果现象不明显则可以调节A7单元中的可变电阻和函数发生器（B5）中的调宽调幅。
⑧ 记录Kp 、Ti 、Td 、M P 、ts 、参数，在表4-5-1中填入给此次的各参数与结果。
表4-5-1PID 控制算法特殊使用1) PD 控制算法：在积分时间常数i T 栏中，i T 被设定为200 mS 时，离散化的PID位置控制算式表达式中∑=kj ipj e T TK 0)(项被置为零，该实验即变为PD 控制算法。
2) PI 控制算法：在微分时间常数d T 栏中，d T 被设定为0 mS 时，离散化的PID位置控制算式表达式中)]1()([--k E k E TT K dp 项为零，该实验即变为PI 控制算法。
3) P 控制算法：设定积分时间常数i T 为200 mS ，微分时间常数d T 为0 mS 时，该实验即变为P 控制算法。
实验三控制系统实验一、直流电机闭环调速一．实验要求1．巩固闭环控制系统的基本概念。
2．了解闭环控制系统中反馈量的引入方法。
3．掌握PID算法数字化的方法和编程。
二．实验原理根据实验要求，即调速速率（上升时间）、超调量、调节时间及误差，选择P I D控制参数，实现直流电机闭环调速控制，观察调速控制曲线。
直流电机闭环调速系统原理框图见图5-1-1。
图5-1-1 直流电机闭环调速系统原理框图当给定直流电机转速U(R)接入后（即在速度示波器的界面上设置‘目标值’），与当前转速值U（t）（光电测速机构的脉冲数）相比较，其差值e（t）在计算机中进行PID计算，解算成P（t），经数/模转换器（B2）驱动直流电机，改变电机转速，达到直流电机闭环调速控制。
三．实验内容及步骤（1）实验联线：开关拨向ON。
扩展平台的连接要正确。
（2）运行、观察、记录：①运行LABACT程序，选择控制系统菜单下的直流电机闭环调速实验项目，就会弹出速度示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，然后再点击发送键，将运行；然后设定‘转速’参数和控制系数PID后，点击发送，即可实现直流电机的闭环调速。
②在程序运行中，随时可修改‘转速’参数和控制系数PID，然后点击发送，实现直流电机的闭环调速。
注：一旦点击停止后，再点击开始，必须再次点击‘发送’键，才能使实验机按照修改过的P.I.D控制参数运行；否则，实验机将按照初始设定的P.I.D控制参数运行。
③该实验的显示界面中“控制系数”栏的比例系数Kp（0.00~2.00）、调节器的积分时间TI （1~100mS）、调节器的微分时间TD（0~100mS）；均可由用户在界面上直接修改，以获得理想的实验结果。