计算机控制系统实验报告
sy-计算机控制技术实验报告1-3
桂林航天工业学院实验报告
课程名称计算机控制技术
开课学期 2015-2016学年第一学期
实验室巡天楼211室
班级 2012031B03
姓名周金彬
学号 2012031B0117
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桂林航天工业学院学生实验报告
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桂林航天工业学院学生实验报告
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桂林航天工业学院学生实验报告
课程名称计算机控制技术实验项目名称步进电机正反转实验
开课系(部)及实验室机械工程学院实验日期2015年11月16日
学生姓名周金彬学号2012031B0117 专业班级机电一体化
指导教师韩兴国实验成绩
三、实验目的
通过实验熟悉单片机集成开发环境Keil IDE μVision2的项目项目建立管理、编译、链接、目标代码的生成、仿真等开发流程;通过实验单片机开发控制步进电机转动,现步进电机正反转以及转速控制,掌握相关程序的编制、调试方法。
二、实验原理
通过80C51单片机的并口P1连接ULN2003,进行电流放大,控制步进电机的A,B,C,D四相,按照四相绕组通电顺序A-AB-B-BC-C-CD-D-DA,间隔一定的时间实现转动。
三、实验器材
Keilc2.0软件;计算机;80C51单片机开发板
四、实验操作方法和步骤
1、写出步进电机按A-AB-B-BC-C-CD-D-DA通电顺序的控制码;
2、编写程序,编写一段步进电机正反转的控制程序。
五、实验记录与分析(数据、图表、计算等)
1、步进电机的控制相序
四相绕组通电顺序A-AB-B-BC-C-CD-D-DA
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计算机控制系统性能分析
南京邮电大学自动化学院
实验报告
课程名称:计算机控制系统
实验名称:计算机控制系统性能分析所在专业:自动化
学生姓名:**
班级学号:B********
****: ***
2013 /2014 学年第二学期
实验一:计算机控制系统性能分析
一、 实验目的:
1.建立计算机控制系统的数学模型;
2.掌握判别计算机控制系统稳定性的一般方法
3.观察控制系统的时域响应,记录其时域性能指标;
4.掌握计算机控制系统时间响应分析的一般方法;
5.掌握计算机控制系统频率响应曲线的一般绘制方法。 二、 实验内容:
考虑如图1所示的计算机控制系统
图1 计算机控制系统
1. 系统稳定性分析
(1) 首先分析该计算机控制系统的稳定性,讨论令系统稳定的K 的取值范围; 解:
G1=tf([1],[1 1 0]);
G=c2d(G1,0.01,'zoh');//求系统脉冲传递函数 rlocus(G);//绘制系统根轨迹
Root Locus
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
-7
-6-5-4-3-2-1012
-2.5-2-1.5-1-0.500.51
1.5
22.5
将图片放大得到
0.75
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0.9
0.95
1
1.05
1.1
1.15
1.2
1.25
-0.15
-0.1
-0.05
0.05
0.1
0.15
Root Locus
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
Z 平面的临界放大系数由根轨迹与单位圆的交点求得。 放大图片分析: [k,poles]=rlocfind(G)
Select a point in the graphics window selected_point = 0.9905 + 0.1385i k =
计算机控制工程实验报告
计算机控制工程实验
一 实验目的 试验目的:
1了解计算机控制系统的基本构成结构和掌握计算机控制系统的原理;熟悉计算机控制系统的设计过程。
2掌握控制器的设计方法;能够利用最小拍有纹波,最小拍无纹波,大林算法,数字PID 四种方法设计数字控制器。并体会四种算法设计的不同。比较不同控制器的设计方法的区别,在编程和仿真的过程中,学习MATLAB 软件的使用,通过Matlab 工具仿真控制效果,掌握不同控制器的特点;
3 通过本实验积累在具体控制工程中分析与解决具体问题的能力,并熟悉设计控制系统的过程。
4 对仿真结果进行分析,体会不同的设计思想,加深对计算机控制系统设计的理解 二 实验任务 实验对象结构:
D(z)是待设计的数字控制器,G(s)是被控对象的连续传递函数,G h (s)是零阶保持
器,T 为采样周期
G(s)有两种:传函G 1:()S
e s G S S s G Ts
h --=+=1)(,)2(2
传函G 2:()S
e s G S e s G Ts
h S ---=+=1)(,22 T=0.5 试分别设计控制算法(D(z))使输出Y(t)能够跟踪v(t)参考输入,v (t )有三种:
1单位阶跃 2单位速度
3随动信号:设输入信号包含上升、平顶和下降阶段或改用加速度信号
设计4种控制器:
1数字PID
2大林算法
3最小拍(最速跟踪) 4最小拍无纹波
三 数字控制器的设计、实验设计与仿真结果 1 有纹波的最小拍控制器
(1)传函G 1的最小有纹波控制器设计
广义对象的Z 传递函数为:
故
输入阶跃信号时被控对象为G 1(s)的控制器设计
大工14秋《控制系统实验》实验报告
大工14秋《控制系统实验》实验报告
实验目标
本实验旨在帮助学生掌握控制系统的基本原理和实验方法,通
过实际操作和数据分析来加深对控制系统的理解。
实验步骤
1. 实验准备:确认实验所需设备和材料是否齐全,并检查实验
装置是否正常运行。
2. 实验设置:根据实验要求,调整实验装置的参数和初始条件。
3. 数据记录:在实验过程中,记录所测得的各项数据,包括输
入信号、输出信号和系统参数。
4. 数据分析:对实验所得数据进行分析,利用控制系统原理和
方法来验证实验结果的正确性。
5. 实验总结:根据实验过程和结果,总结实验所得的经验和教训,并提出改进控制系统的建议。
实验结果
根据实验数据和分析结果,我们得出以下结论:
1. 控制系统在给定输入下能够达到稳定状态,并且输出与预期
值吻合。
2. 调整系统参数能够改变系统的动态响应特性,如稳定时间、
超调量等。
3. 控制系统的性能指标可以通过合适的控制策略得到改善。
实验总结
通过本次实验,我们对控制系统的基本原理和实验方法有了更
深入的了解。同时,我们也意识到控制系统设计的重要性和挑战性。在今后的研究和工作中,我们将继续深化对控制系统的研究和应用。
参考文献
- 控制系统实验教程
- 控制系统原理与设计,第四版
- 控制系统实验报告范例
计算机控制系统仿真实验
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)
2. 拉式变换和Z 变换
使用Matlab 求函数的拉氏变换和Z 变换
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],n
n n m
m m b s a s a b s b s b den num s G ++++++=
=--ΛΛ121121)( 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 k s G ------=ΛΛ
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
六、总结
计算机控制系统性能分析
南京邮电大学自动化学院
实验报告
课程名称:计算机控制系统
实验名称:计算机控制系统性能分析所在专业:自动化
学生姓名:**
班级学号:B********
****: ***
2013 /2014 学年第二学期
实验一:计算机控制系统性能分析
一、 实验目的:
1.建立计算机控制系统的数学模型;
2.掌握判别计算机控制系统稳定性的一般方法
3.观察控制系统的时域响应,记录其时域性能指标;
4.掌握计算机控制系统时间响应分析的一般方法;
5.掌握计算机控制系统频率响应曲线的一般绘制方法。 二、 实验内容:
考虑如图1所示的计算机控制系统
图1 计算机控制系统
1. 系统稳定性分析
(1) 首先分析该计算机控制系统的稳定性,讨论令系统稳定的K 的取值范围; 解:
G1=tf([1],[1 1 0]);
G=c2d(G1,0.01,'zoh');//求系统脉冲传递函数 rlocus(G);//绘制系统根轨迹
Root Locus
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
-7
-6-5-4-3-2-1012
-2.5-2-1.5-1-0.500.51
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将图片放大得到
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Root Locus
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
Z 平面的临界放大系数由根轨迹与单位圆的交点求得。 放大图片分析: [k,poles]=rlocfind(G)
Select a point in the graphics window selected_point = 0.9905 + 0.1385i k =
杭州电子科技大学计算机控制系统试验报告
实验时间:2016年6月
杭州电子科技大学
自动化学院实验报告
课程名称:计算机控制系统 ___________
实验名称:计算机控制系统实验
指导教师:xxx _________________
学生姓名:xxx
Vv/ /J_ Vv/ 口
学生学号:xxx
实验一:常规PID控制算法仿真
Simulink 框图
班级:4,学号28;
如图所示得到的稳态误差为0,动态性能非常好
实验分析:由于后面的传递函数的原因,在调节PID参数时应当用用较大倍数来调试,并且增大示波器的显示时间长度,然后再来调节。因为第一
个实验较为简单,慢慢掌握PID参数调节经验就可以
实验二:积分分离PID控制算法仿真
Simulink 框图
P=5 I=25 D=0.1
实验分析:在阈值为1的时候调节出来的图像较为满意,如图所示,曲线响应快速,在1s内就达到了稳态值,且稳定。
实验三:1、不完全微分PID控制器的阶跃响应
Simulink 框图
Scope2结合了滤波前和滤波后的图像,如图所示: 参数调节后的图像,P=2.3 I=3 D=1.5
结果分析:很明显加入滤波后,图像明显缓和。经过PID参数调试后,结果图像在1s时达到稳态值,并保持稳定,动态性能极好。
2,具有不完全微分PID控制器的系统的阶跃响应
Simulink 框图
PID参数调节后的图像:P=6 I=0 D=0.5
实验分析:虽然图像看起来不那么完美,但是实际上是不错的,大概在4s 的时候达到稳态值并保持稳定,没有超调
实验四:模糊控制系统仿真
Fuzzy设计图像:
Simulink 框图:
得到的示波器显示图:
计算机控制实验
实验一基于NI6008的数据采集
1.实验目的:
理解基本计算机控制系统的组成,学会使用MATLAB和NI6008进行数据采集。
2.实验设备:
计算机控制实验箱、NI6008数据通讯卡、Matlab软件、计算机
3.实验内容:
(1)使用计算机控制实验箱搭建二阶被控对象,并测试对象特性
(2)在Matlab中设计数字PID控制器,对上述对象进行控制
4. 实验步骤:
(1)选择合适的电阻电容,参考如下电路结构图,在计算机控制实验箱上搭建二阶被控对象,使得其被控对象传递函数为
建议数值:R1=200kΩ,R2=200kΩ,C1=1μF,R4=300kΩ, R5=500kΩ,C2=1μF.
(2)测试NI6008数据通讯卡,确保数据输入输出通道正常。
测试方法:将采集卡的输入输出的地端连接,输入的正极接输出端,改变AO的写入值,观察AI的跟随情况,测试结果得出,AI能较准确的跟随AO的变化。
(3)使用MATLAB和OPC通讯技术进行数据采集:
Matlab中编程如下,进行读写数据:
主函数:
clear all
global tt k y da grp itmRead Ts Ts=0.2;
da = opcda('localhost', 'NI USB-6008.Server');
connect(da);
grp = addgroup(da);
itmRead =
additem(grp,'Dev1/AI0');
itmWrite =
additem(grp,'Dev1/AO1');
r=read(itmRead);
y(1)=r.Value;
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。
计算机控制系统实验报告
计算机控制系统实验报告
计算机控制系统实验报告
引言
计算机控制系统是一种利用计算机技术对各种设备和系统进行自动化控制的系统。它在工业生产、交通运输、军事防御等领域有着广泛的应用。本实验旨在通过对计算机控制系统的实际操作,深入了解其工作原理和应用。
实验目的
本次实验的主要目的是学习计算机控制系统的基本原理和实现方法,通过实际操作来加深对其工作过程的理解。同时,通过实验数据的收集和分析,掌握计算机控制系统的性能评估方法。
实验设备和材料
本次实验所需设备和材料包括:计算机、控制器、传感器、执行器、数据采集卡等。
实验过程
1. 硬件连接
首先,将计算机与控制器通过数据采集卡连接起来,并将传感器和执行器与控制器相连。确保各个设备之间的连接正确无误。
2. 程序编写
编写控制程序,根据实验要求设定相应的控制算法和参数。在程序中设置传感器数据的采集频率和执行器的控制方式,并将其与控制器进行关联。
3. 实验数据采集
启动实验程序,开始采集传感器数据和执行器的控制信号。通过数据采集卡将
数据传输到计算机中,保存为文件以备后续分析使用。
4. 数据分析
根据实验数据,进行数据分析和处理。通过对采集的传感器数据进行曲线绘制
和统计分析,评估控制系统的性能指标,如响应时间、稳定性等。
实验结果与讨论
根据实验数据的分析,可以得出控制系统的性能评估结果。通过对响应时间的
分析,可以评估控制系统的快速性和准确性。通过对稳定性的分析,可以评估
控制系统的抗干扰能力和稳定性。根据实验结果,可以对控制系统进行进一步
的优化和改进。
实验总结
通过本次实验,我对计算机控制系统的工作原理和实现方法有了更深入的了解。通过实际操作和数据分析,我对控制系统的性能评估方法有了更清晰的认识。
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|
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
控制系统仿真实验报告
控制系统仿真实验报告
一、实验目的
本次控制系统仿真实验的主要目的是通过使用仿真软件对控制系统进行建模、分析和设计,深入理解控制系统的工作原理和性能特点,掌握控制系统的分析和设计方法,提高解决实际控制问题的能力。
二、实验设备与软件
1、计算机一台
2、 MATLAB 仿真软件
三、实验原理
控制系统是由控制对象、控制器和反馈环节组成的一个闭环系统。其工作原理是通过传感器测量控制对象的输出,将其与期望的输出进行比较,得到误差信号,控制器根据误差信号产生控制信号,驱动控制对象,使系统的输出逐渐接近期望的输出。
在仿真实验中,我们使用数学模型来描述控制对象和控制器的动态特性。常见的数学模型包括传递函数、状态空间方程等。通过对这些数学模型进行数值求解,可以得到系统的输出响应,从而对系统的性能进行分析和评估。
四、实验内容
1、一阶系统的仿真
建立一阶系统的数学模型,如一阶惯性环节。
使用 MATLAB 绘制系统的单位阶跃响应曲线,分析系统的响应时间和稳态误差。
2、二阶系统的仿真
建立二阶系统的数学模型,如典型的二阶振荡环节。
改变系统的阻尼比和自然频率,观察系统的阶跃响应曲线,分析系统的稳定性、超调量和调节时间。
3、控制器的设计与仿真
设计比例控制器(P 控制器)、比例积分控制器(PI 控制器)和比例积分微分控制器(PID 控制器)。
对给定的控制系统,分别使用不同的控制器进行仿真,比较系统的性能指标,如稳态误差、响应速度等。
4、复杂控制系统的仿真
建立包含多个环节的复杂控制系统模型,如串级控制系统、前馈控制系统等。
分析系统在不同输入信号下的响应,评估系统的控制效果。
计算机测控系统综合实践报告详细内容
计算机控制实践报告
一、实践目的
利用Labview软件和相关硬件设备,完成针对直流电机速度控制对象和小型加热炉温度控制对象控制系统的设计和综合调试;并对所得结果进行全面综合分析。
二、实践设备
计算机、试验箱、NI-6008数据采集卡、直流电机(风扇)、温控炉、链接导线以及LabVIEW7.1软件等。
三、实践内容
1、熟悉和学习Labview软件相关内容;
2、利用Labview软件根据工艺要求综合设计前面板,包括PID控制器操作面板(按照标准
仪表调节面板进行设计,至少有手动、正/反作用、内/外给定等切换开关,SV、MV、Kp、Ti、Td等参数的设置,SV、PV、MV等参数的显示等)、重要工艺参数上、下限报警指示、重要工艺数据实时曲线显示等;
3、设计控制面板程序,利用公式节点、分支结构等模块实现控制器面板各功能调度、数据
采集、基本PID控制算法、控制输出等;
4、结合两控制对象的特点,根据控制参数调节规律,正确调节PID作用方式和PID控制参
数,纪录完整的实验曲线;
5、根据上面内容写出完整的综合实践报告。
四、实验步骤与过程
1、熟悉和学习Labview软件。
本次实践采用的事Labview7.1版本,由于在之前已经上过相关课程,所以对其基本操作和简单程序设计已经掌握,一些必要的VI和编程技巧也已经在相关资料中初步的学习,再次不再赘述。
2、对NI-6008数据采集卡所用到的AI/AO通道进行测试。
利用Labview自带的软件可以测试,把所用的AI接线和AO接线接在一起,然后利用自带的软件可以给模拟量输出端口送一个电压值,然后再模拟量输入端口采集进来,观察其值是否一样,如果一样,则说明数据采集卡是完好的。
计算机控制系统试验报告
《计算机控制系统》
实验报告
实验一、常规PID控制算法仿真
一、实验目的:熟悉matlab仿真,更加了解常规PID控制算法
二、实验内容:
(1)画Simulinnk框图
仿真框图如下 : 实验参数: Ts=0.1s,b=4,x=19。
三、实验结果的分析:
Kp=20 ki=20 kd=0
四、实验结果的分析:
开始时用试凑法调节PID参数,kd不能比较小,本实验kd中取0,再调节Kp,Kp过大会使系统出现较大震荡,而且Kp越大,系统越不稳定。本实验中Kp取20;调节Ki,积分作用能消除余差,但降低了系统的稳定性,本实验Ki取20。
实验二、积分分离PID控制算法仿真
一.实验目的:熟悉matlab仿真,更加了解积分分离PID控制算法。
二、实验内容:
(1)画Simulinnk框图。
(2)使稳态误差为0,且动态性能较满意。
(3)尝试不同的积分分离的阈值(比如ε=0,0.1,0.2,…,0.9,1),观察阶跃响应,并确定最佳的阈值。
仿真框图如下 : 实验参数: Ts=0.1s,b=4,x=19。
三、实验结果的分析:
ε=0
ε=0.2
ε=0.3
ε=0.4
四、实验结果的分析:
先用试凑法确定比较合适的PID参数,然后修改积分分离阈值ε,当阈值ε取ε=0,0.1,0.3,…,0.9,1等值,观察系统输出,可知阈值ε的取值会影响控制效果。若ε过大,起不到积分分离的作用;若ε过小则被控量无法跳出积分分离区,即偏差一直处于积分控制区域外。长期只用P控制或PD控制,将使系统产生静差。本实验阈值ε
取0.3时性能最好。
实验6、组态王软件练习
计算机控制技术实验
实验一输入与输出通道
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、实验设备
PC 机一台,TD-ACC+实验系统一套,i386EX 系统板一块
三、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。
四、实验原理
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。
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
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。
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南京理工大学
动力工程学院
实验报告
实验名称最少拍
课程名称计算机控制技术及系统专业热能与动力工程
姓名学号
成绩教师任登凤
计算机控制技术及系统
一、 实验目的及内容
通过对最少拍数字控制器的设计与仿真,让自己对最少拍数字控制器有更好的理解与认识,分清最少拍有纹波与无纹波控制系统的优缺点,熟练掌握最少拍数字控制器的设计方法、步骤,并能灵巧地应用MATLAB 平台对最少拍控制器进行系统仿真。
(1) 设计数字调节器D(Z),构成最少拍随动控制系统,并观察系统 的输出响应曲线;
(2) 学习最少拍有纹波系统和无纹波系统,比较两系统的控制品质。 二、实验方案
最少拍控制器的设计理论
r (t )
c(t )
e*(t)
D (z)
E (z)
u*(t)
U (z)
H 0(s )C (z)
Gc (s )
Φ(z)
G(z)
R(z)
图1 数字控制系统原理图
如图1 的数字离散控制系统中,G C (S)为被控对象,其中 H(S)= (1-e -TS )/S 代表零阶保持器,D(Z)代表被设计的数字控制器,D(Z)的输入输出均为离散信号。
设计步骤:根据以上分析
1)求出广义被控对象的脉冲传递函数G (z )
2)根据输入信号类型以及被控对象G (z )特点确定参数q, d, u, v, j, m, n 3)根据2)求得参数确定)(z e Φ和)(z Φ
4)根据
)(1)
()(1)(z z z G z D Φ-Φ=
求控制器D (z )
对于给定一阶惯性加积分环节,时间常数为1S ,增益为10,采样周期T 为1S 的对象,其传递函数为:G C (S) =10/S(S+1)。
广义传递函数:
G(z)=Z [])()(s G s H c ∙=Z ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∙--)(1s G s e c Ts =10(1-z -1
)Z ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+)1(12s s
=3.68×)
368.01)(1()
717.01(1
111------+z z z z
针对单位速度信号输入,设计 最少拍有波纹系统如下:
∏-=----=Φ-=Φj
v i q i e z F z z a z z 1
111)
()1)](1([)(1)(21)1(--=z
∏=---=Φu
i i d
z F z b z z 1
21)
()]1([)(222121--+=z f z f
结合)(1)(z z e Φ-=Φ
得 2
1222121)1(1----=--z z f z f
根据多项式相等,其系数相等的的性质,有1,22221-==f f 所以,
212)(---=Φz z z
)
(1)
()(1)(z z z G z D Φ-Φ=
)1)(718.01(68.3)
2)(368.01(1
11211-------+--=z z z z z z )1)(718.01()368.01)(5.01(543.01111-----+--=
z z z z 最少拍无波纹系统如下:
j
q z F z z a z z j
v i q i e ≥--=Φ-=Φ∏-=--,)()1)](1([)(1)(1
111
)1()1(1
1121--+-=z f z
∏=---=Φw
i i d
z F z b z z 1
21)
()]1([)())(718.01(2221211---++=z f z f z
由)(1)(z z e Φ-=Φ 得
)1()1(11121--+-z f z ))(718.01(12
221211---++-=z f z f z 展开有 :
311211111)21()2(1---+-+-+z f z f z f 32222122121718.0)718.0(1----+--=z f z f f z f
对应系数相等,得:592.011=f ,408.121=f , 825.022-=f
故有
)592.01()1()(1
21--+-=Φz z z e )825.0408.1)(718.01()(211----+=Φz z z z
得 =
Φ-Φ=)(1)()(1)(z z z G z D )1)(592.01()368.01)(5859.01(383.01111-----+--⨯z z z z