计算机控制系统实验报告
计算机控制技术实验报告(完整版)
前言本指导书是配合自动化专业本科生专业课《计算机控制技术》的课堂教学而编写的实验教材，通过实验的验证能够使学生了解和掌握计算机控制的硬件技术和软件编程方法。
本书共设计了七大类实验，第一类中包含过程通道和数据采集处理方面的几个内容；第二类为数字PWM 发生器和直流电机调速控制的开环实验；第三类包含几种数字PID闭环控制实验；第四类中有两种数字调节器直接设计方法的实验；第五类是一个温度控制系统；第六类是随动系统实验；第七类是过程控制系统的研究；实验五至实验七的内容是带有被控对象的控制系统。
七个实验的全部学时大于计划学时，教师和学生对所做的实验内容可以选择以满足实验计划学时为准。
通过实验学生巩固了课堂教学的内容，也为今后实际工作打下了一定技术基础。
本指导书由王尚君、毛一心老师共同编写，穆志纯教授进行了严格的审阅工作。
由于计算机性能的快速提高，计算机控制的技术手段也在不断出新，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。
编者2007年10月目录前言 (1)目录 (2)实验一过程通道和数据采集处理 (4)一、输入与输出通道 (4)1. AD 转换实验` (5)2. DA 转换实验` (7)二、信号的采样与保持` (9)1. 零阶保持实验` (9)2. 直线插值实验*` (11)3. 二次曲线插值实验*` (11)三、数字滤波 (15)1. 一阶惯性实验 (16)2. 四点加权实验* (16)实验二开环系统的数字程序控制 (19)数字PWM 发生器和直流电机调速控制 (19)一、实验目的 (19)二、实验内容` (19)三、实验所用仪表及设备 (19)四、实验原理及步骤 (20)五、思考题 (21)六、实验报告内容及要求 (21)实验三数字PID闭环控制 (22)数字PID控制算法 (22)积分分离法PID控制 (23)带死区的PID控制* (27)简易工程法整定PID 参数 (30)扩充临界比例度法 (30)扩充响应曲线法 (32)实验四数字调节器直接设计方法 (36)最小拍控制系统 (36)一、实验目的 (36)二、实验所用仪表及设备` (36)三、实验原理及内容 (36)有纹波最小拍控制系统 (37)无纹波最小拍控制系统 (38)四、实验步骤 (40)五、思考题 (41)六、实验报告内容及要求 (41)实验一过程通道和数据采集处理为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种测量参数按要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，再转换成适合于对生产过程进行控制的量。
计算机控制实验报告初稿
G（s）=Gc（s）·Gp2（s）
=K（Tis+1）/s·1/s（0.1s+1）
为使用环系统稳定，应满足Ti>0.1，即K1<10
7．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：
Gs=tf([5],[1,1,0]);
Gz=c2d(Gs,0.1,'zoh');//求解广义对象的脉冲传递函数
Transfer function:
0.02419 z + 0.02339
----------------------
z^2 - 1.905 z + 0.9048
Sampling time: 0.1
G=c2d(G1,0.01,'zoh');//求系统脉冲传递函数
rlocus(G);//绘制系统根轨迹
将图片放大得到
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 =
193.6417
poles =
0.9902 + 0.1385i
0.9902 - 0.1385i
得到0<K<193
(2)假设不考虑采样开关和零阶保持器的影响，即看作一连续系统，讨论令系统稳定的 的取值范围；
解：
G1=tf([1],[1 1 0]);
北航计算机控制系统实验报告
北航计算机控制系统实验报告一、实验目的通过本实验，旨在加深对计算机控制系统的理解，熟悉计算机控制系统的基本组成和原理，并能够运用所学知识进行实际的控制系统设计与调试。
二、实验原理计算机控制系统是一种通过计算机对实际物体或过程进行控制的系统。
其基本组成包括传感器、执行机构、人机界面、控制算法和控制器等。
传感器负责将物理量转换成电信号，输入给计算机；执行机构根据计算机的控制信号完成相应的动作；人机界面提供了与计算机进行交互的方式；控制算法基于传感器采集到的信息和用户的输入，计算出执行机构所需的控制信号；控制器根据控制算法输出的控制信号与执行机构进行交互。
三、实验内容本实验的主要内容为设计一个自动化温控系统。
系统包括一个温度传感器、一个加热器和一个温度控制器。
温度传感器负责采集环境温度，并将其转换成模拟电信号输入给温度控制器；加热器根据温度控制器输出的控制信号控制加热功率，从而调节环境温度；温度控制器根据温度传感器采集到的温度信号和用户设定的目标温度，计算出加热功率控制信号。
四、实验步骤1.连接硬件设备将温度传感器的输出接口与温度控制器的输入接口相连；将温度控制器的输出接口与加热器的输入接口相连。
2.设计控制算法根据用户设定的目标温度和实际温度，设计一个控制算法，计算出加热功率控制信号。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
3.编写控制程序使用编程语言编写一个控制程序，根据控制算法计算出的控制信号，通过温度控制器的输出接口发送给加热器。
4.调试控制系统运行控制程序，观察温度控制系统的运行情况。
根据实际温度与目标温度的偏差调整控制算法的参数，使系统达到较好的控制效果。
五、实验结果分析运行实验过程中，通过观察实际温度与目标温度的偏差，可以评估系统的控制效果。
根据实际情况，调整控制算法的参数，使系统的响应速度更快、稳定性更好。
六、实验总结通过本实验，我对计算机控制系统的基本原理和组成有了更深入的理解，掌握了控制系统的设计与调试方法，并在实践中提高了解决实际问题的能力。
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》一、实验目的本次实验旨在通过搭建计算机控制系统，探究计算机在控制系统中的应用和作用。
通过实际操作，加深对计算机控制系统的理解，提高实践能力。
二、实验内容1. 搭建计算机控制系统的硬件平台，包括计算机、传感器、执行器等设备的连接和配置；2. 编写控制程序，实现对执行器的控制；3. 进行实际控制实验，观察计算机在控制系统中的作用和效果。
三、实验步骤1. 硬件搭建：按照实验指导书上的要求，连接计算机、传感器和执行器，确保硬件平台的正常运行；2. 软件编写：根据实验要求，编写控制程序，包括传感器数据采集、数据处理和执行器控制等部分；3. 实际控制：运行编写好的控制程序，观察执行器的运行情况，记录数据并进行分析。
四、实验结果与分析经过实验操作，我们成功搭建了计算机控制系统，并编写了相应的控制程序。
在实际控制过程中，计算机能够准确、快速地对传感器采集的数据进行处理，并通过执行器实现对系统的控制。
实验结果表明，计算机在控制系统中发挥着重要作用，能够提高系统的稳定性和精度。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机在控制系统中的应用和作用，提高了对计算机控制系统的理解。
实践中，我们也发现了一些问题和不足，需要进一步学习和改进。
总的来说，本次实验对我们的学习和实践能力都有很大的提升。
六、实验感想本次实验让我们深刻感受到了计算机在控制系统中的重要性，也让我们更加坚定了学习和掌握计算机控制技术的决心。
希望通过不断的学习和实践，能够成为优秀的控制工程师，为社会发展做出贡献。
以上就是本次计算机控制系统实验的报告，谢谢阅读。
计算机控制系统实验报告
一、实验目的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基本操作和调试方法；3. 通过实验，加深对计算机控制理论的理解和应用。
二、实验仪器1. PC计算机一台；2. 计算机控制系统实验箱一台；3. 传感器、执行器等实验设备。
三、实验内容1. 计算机控制系统组成与原理；2. 传感器信号采集与处理；3. 执行器控制与调节；4. 计算机控制系统调试与优化。
四、实验步骤1. 熟悉实验设备，了解计算机控制系统实验箱的组成及功能；2. 连接实验设备，检查无误后启动实验软件；3. 根据实验要求，进行传感器信号采集与处理；4. 根据实验要求，进行执行器控制与调节；5. 对计算机控制系统进行调试与优化，观察系统响应和性能；6. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 计算机控制系统组成与原理实验过程中，我们了解了计算机控制系统的基本组成，包括传感器、控制器、执行器等。
传感器用于采集被控对象的物理量，控制器根据采集到的信号进行计算、处理，然后输出控制信号给执行器，执行器对被控对象进行调节。
2. 传感器信号采集与处理在实验中，我们使用了温度传感器采集环境温度信号。
通过实验，我们掌握了如何将模拟信号转换为数字信号，以及如何对采集到的信号进行滤波处理。
3. 执行器控制与调节实验中，我们使用了继电器作为执行器，根据控制器输出的控制信号进行开关控制。
通过实验，我们学会了如何设置执行器的参数，以及如何对执行器进行调节。
4. 计算机控制系统调试与优化在实验过程中，我们对计算机控制系统进行了调试与优化。
通过调整控制器参数，使得系统在满足控制要求的同时，具有良好的动态性能和稳态性能。
六、实验总结本次实验使我们对计算机控制系统有了更深入的了解，掌握了计算机控制系统的基本原理和操作方法。
通过实验，我们提高了动手能力和实际操作能力，为今后从事相关领域工作奠定了基础。
七、实验报告1. 实验名称：计算机控制系统实验2. 实验日期：XXXX年XX月XX日3. 实验人员：XXX、XXX4. 实验指导教师：XXX5. 实验内容：计算机控制系统组成与原理、传感器信号采集与处理、执行器控制与调节、计算机控制系统调试与优化6. 实验结果与分析：详细描述实验过程中遇到的问题、解决方法及实验结果7. 实验心得体会：总结实验过程中的收获和体会（注：以上实验报告仅供参考，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。
计算机控制原理实验报告
计算机控制原理实验报告一、实验目的本实验旨在通过计算机控制系统的模拟，深入理解计算机控制原理，掌握计算机控制系统的基本组成、工作原理及实现方法。
通过实验，培养我们的动手能力、分析问题和解决问题的能力，为后续学习和工作打下坚实的基础。
二、实验原理计算机控制系统是一种利用计算机实现自动控制的系统，它由计算机、输入输出设备、传感器和执行器等组成。
计算机通过接收来自传感器的输入信号，根据预设的控制算法进行计算，输出控制信号到执行器，从而实现对被控对象的控制。
三、实验步骤1. 准备实验设备：计算机、传感器、执行器、被控对象等。
2. 连接实验设备：将传感器、执行器与计算机连接，并将传感器和执行器与被控对象进行连接。
3. 编写控制程序：根据实验要求，编写控制程序，实现计算机对被控对象的控制。
4. 运行实验：启动计算机，运行控制程序，观察被控对象的响应。
5. 数据记录与分析：记录实验数据，分析实验结果，评估控制性能。
四、实验结果与分析1. 数据记录：在实验过程中，记录了不同输入信号下被控对象的输出响应，以及计算机输出的控制信号。
2. 数据分析：根据记录的数据，分析被控对象的行为特性，以及控制信号对被控对象的影响。
3. 结果展示：通过图表等形式展示实验结果，对比理论分析与实践结果的一致性。
五、结论总结通过本次实验，我们深入了解了计算机控制系统的组成与工作原理，掌握了计算机控制系统的实现方法。
实验过程中，我们不仅锻炼了动手能力，还培养了分析问题和解决问题的能力。
通过数据记录与分析，我们进一步认识到了计算机控制在工业生产和生活中的应用价值。
在未来的学习和工作中，我们将继续深入研究计算机控制原理及其应用领域的相关知识，为推动科技进步和社会发展做出更大的贡献。
同时，我们也应该意识到计算机控制技术的快速发展和应用范围的广泛性，需要不断学习和掌握新技术、新方法，以适应时代的发展和社会的需求。
此外，我们也可以从实验过程中发现一些潜在的问题和挑战。
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。
同时，本次实验也让我意识到了计算机控制系统在现代工业生产中的重要性和广泛应用。
结语计算机控制系统实验是计算机科学与技术专业的重要实践环节。
通过实际操作和数据分析，可以加深对计算机控制系统的理论知识的理解，并为今后的工作和研究提供基础。
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。
五、实验步骤1、打开 MATLAB 软件，新建脚本文件。
2、根据实验内容，定义系统的数学模型和参数。
3、使用 MATLAB 中的函数，如 step(）函数绘制系统的阶跃响应曲线。
4、对响应曲线进行分析，计算系统的性能指标，如超调量、调节时间、稳态误差等。
5、设计控制器，修改系统模型，重新进行仿真，比较系统性能的改善情况。
计算机控制系统实验报告DOC
计算机控制系统实验报告实验一 ：D/A 数模转换实验实验报告：1、数字量与模拟量的对应曲线：2、理论值与实测值对比：数字量模拟量 理论值实测值1004756 4722 200 4512 4412 300 4268 4325 400 4023 4078 500 3780 3664 600353536313、分析产生误差的原因：答：a)外界干扰会对实验造成误差;b)系仪器本身误差;c)仪器元件不够精确，导致试验产生误差。
这是本实验的最主要的误差来源。
4、总结：本次试验需要进行的连电路、实验软件操作都比较简单，但对于实验原理我们应有更加深刻的理解，对于实验箱内部的D/A转换原理要有所思考，不能只满足与简单的实验表象，而应思考更深层次的问题。
实验二 ：A/D 模数转换实验实验报告：1、模拟量与数字量的对应曲线：2、理论值与实测值对比：3、分析产生误差的原因：答：a)系仪器误差、实验软件的精度误差;b)外界干扰会对实验造成误差;模拟量数字量理论值实测值 500 439 461 1000 409 410 2000 292 307 4000 97 103 -1000 586 614 -4000879921c)仪器元件不够精确，导致试验产生误差。
这是本实验的最主要的误差来源。
4、总结：书本上学习的模数转换都是理论知识，过程相对比较复杂，本次试验需要进行的连电路、实验软件操作都比较简单，但对于实验原理我们应有更加深刻的理解，对于实验箱内部的A/D转换原理要有所思考，不能只满足与简单的实验表象，而应思考更深层次的问题。
实验三：数字PID控制实验报告：1、画出所做实验的模拟电路图：2、当被控对象为Gpl(s时)取过渡过程为最满意时Kp，Ki，Kd，画出校正后的Bode图，查出相对裕量γ和穿越频率Wc：跃响应曲线及时域性能指标，记入表中：0型系统:实验结果参数δ% Ts（ms）阶跃响应曲线Kp Ki Kd1 0.02 1 11．9% 720 见图3—11 0.05 1 32．5% 800 见图3--25 0.02 1 44．4% 1050 见图3--35 0.05 1 46.1% 1900 见图3--4I型系统:实验结果参数δ% Ts（ms）阶跃响应曲线Kp Ki Kd1 0.02 1 16.0% 420 见图3—51 0.02 2 36.4% 606 见图3--63 0.02 1 49.4% 500 见图3--73 0.1 1 56.4% 1050 见图3--8下面是根据上表中数据，所得到的相应曲线：图3-1 Kp=1 Ki=0.02 Kd=1 Gp1最满意的曲线图其中，相对稳定裕量γ= 82°穿越频率ωc=230rad/s图3-2 Kp=1 Ki=0.05 Kd=1图3-3 Kp=5 Ki=0.02 Kd=1图3-4 Kp=5 Ki=0.05 Kd=1图3-5 Kp=1 Ki=0.02 Kd=1图3-6 Kp=3 Ki=0.02 Kd=1图3-7 Kp=1 Ki=0.02 Kd=2图3-8 Kp=3 Ki=0.01 Kd=13、总结一种有效的选择Kp，Ki，Kd方法，以最快的速度获得满意的参数：答：参数整定找最佳，从小到大顺序查，先是比例后积分，最后再把微分加，曲线振荡很频繁，比例度盘要放大，曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳，曲线偏离回复慢，积分时间往下降，曲线波动周期长，积分时间再加长，曲线振荡频率快，先把微分降下来，动差大来波动慢，微分时间应加长，理想曲线两个波，前高后低4比1。
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。
计算机控制系统实验报告
计算机控制系统实验一班级：自动化092班姓名：Lcy一、实验目的1：验证闭环系统可以克服干扰。
2：搭建由PID控制器组成的闭环控制系统，测试P、I、D（比例、积分、微分参数）变化对控制系统的影响。
验证PID控制器对不同的控制对象都有控制作用，即控制对象的变动对PID控制器的影响不大。
3：验证PID控制器对大惯性对象的调节不明显。
二、实验步骤1：在Simulink工具箱下构建开环系统，选择合适的对象，仿真观察开环下该系统在阶跃信号和同是阶跃信号的干扰信号的作用下系统的输出情况。
2：将上述开环系统由负反馈构成闭环，其他不变动，观察仿真结果与开环是比较，观察闭环是否可以克服干扰。
3：记录PID控制器的初试参数及初试参数下系统的输出情况，然后先后依次调节P、I、D三个参数，再观察记录系统的输出情况，并比较，得出比例、积分、和微分参数变化下对系统动态特性的影响。
4；保持原来的PID控制器的参数不变，改变控制对象的传递函数，仿真，观察输出情况是否发生变化。
5：将控制对象改成大惯性环节，PID控制器保持不变，然后调节PID 控制器的参数，观察阶跃信号及干扰信号下系统的输出在PID调节下是否有明显改善。
三、实验结果及数据记录1：开环系统系统开环在单位阶跃信号及阶跃干扰信号下的输出情况结果：系统开环时，在单位阶跃信号和阶跃干扰信号的作用下，系统是发散的，很显然是不稳定的。
闭环系统如下：系统闭环下输出情况如下：结果：系统闭环后在0时刻给定阶跃信号，在时刻10时趋于稳定，在时刻50时介入干扰信号，系统又恢复稳定，可见闭环的系统抗干扰性能上明显优于开环系统。
2：初始P 、PI 、PD 的系数都为1===D I p K K K ，被控对象为二阶系统，传递函数为15.01)(2++=s s s Gp K 变大到5 p K 时，系统的输出情况p K 减小到1.0=p K 时，系统的输出情况1==D P K K ；5=I K 时的系统输出1==D P K K ；1.0=I K 时的系统输出1==I P K K ;5=D K 时系统的输出1==I P K K ;1.0=D K 时系统的输出最佳整定：先调节比例、再调节积分、最后调微分下系统的输出情况总的调节参数表格如下：K P K I K D超调调整时间振荡次数1 1 1 0.444 10 20.1 1 1 0.585 26 45 1 1 0.215 25 11 5 1 系统在t=470时开始发散1 0.1 1 0.535 100 11 1 5 0.258 30 21 1 0.1 0.62 100 2310 8 20 0.037 8 1 PID控制规律总结：1：比例调节是对偏差及时反应的，偏差一旦出现，调节立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于K，加大比例系数可以减小稳态误差，但是P K过大会使系比例系数P统动态特性变坏，引起系统振荡，甚至导致系统出现不稳定。
计算机控制系统实验报告.
“计算机控制系统”实验报告注意事项：1. 实验报告必须用学校规定的实验报告纸书写，截图与程序可以打印粘贴于实验报告纸上或附后；2. 下述实验报告中的截图、程序与实验分析仅供参考，每个人的实验报告内容以个人的具体实验为准；3. 某些实验中的参数设定与学号有关，见实验报告中的红色与蓝色字体文字，红色字体文字需用个人有关的学号替换，蓝色字体文字为对应的解释说明，写实验报告时需删除；4. 实验报告写好后，请学习委员收集整理交至机械楼422，同一个实验按学号排好序叠成一叠，即四个实验四大叠，不能一个同学的四个实验放一块。
实验一 离散系统性能分析一、实验目的1．了解离散系统的基本概念与基本研究方法；2．掌握离散系统的时域与频域数学模型； 3. 掌握离散系统的稳定性及动态性分析。
二、实验内容给定离散系统结构框图如图1.1所示，)(s G h 为零阶保持器，21)(s s s G o +=，采样周期为Ts=1，开环增益为K ，对该离散系统进行性能分析。
图1.1 离散系统结构框图三、实验步骤1. 建立离散系统的数学模型：利用tf 函数和c2d 函数分别建立连续系统及离散系统的传递函数。
2. 绘制系统的 根轨迹：利用rlocus 函数绘制离散系统的根轨迹图，找出根轨迹和单位圆的交点，如图1.2。
Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s-1.5-1-0.500.51 1.5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81图1.2 离散系统的根轨迹图从图中可以看出根轨迹与单位圆的交点处的开环增益为K=0和K=2，即，使闭环系统稳定的K 的范围是20<<K 。
绘制K=2时离散系统的幅频特性曲线和Nyquist 曲线，观察其稳定性。
利用margin 函数和dnyquist 函数绘制K=2时离散系统的幅频特性曲线Bode 图和Nyquist 曲线分别见图1.3和图1.4。
控制系统计算机辅助设计实验报告
控制系统计算机辅助设计实验报告姓名：学号：学院：自动化学院专业：自动化2013-11实验一一、实验要求：1、用matlab语言求下列系统的状态方程、传递函数、零极点增益、和部分分式形式的模型参数，并分别写出其相应的数学模型表达式：(1)(2)2、用欧拉法求下面系统的输出响应 y(t)在0≤t≤1 上，h=0.1时的数值。
y ' = -y, y(0) =1要求保留4 位小数，并将结果与真解 y(t) = e-t比较。
3、用二阶龙格库塔法求解 2 的数值解，并于欧拉法求得的结果比较。
二、实验步骤：1、求（1）的M文件如下：clear;num=[1 7 24 24];den=[1 10 35 50 24];sys=tf(num,den)[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)[Z,P,K]=tf2zp(num,den)[R,P,H]=residue(num,den)1.1系统系数矩阵A，系统输入矩阵B，系统输出矩阵C，直接传输矩阵D分别为:所以系统的状态方程为: x(t)=A x（t）+B u（t）；y（t）=C x（t）1.2零极点增益模型：G（s）=【（s+2.7306-2.8531i）（s+2.7306+2.8531i）（s+1.5388）】/【（s+4）（s+3）（s+2）（s+1）】1.3系统零点向量Z, 极点向量P,系数H分别为：部分分式形式：G(s)=4/（s+4）-6/（s+3）+2/（s+2）+1/（s+1）2.求（2）的M文件如下：clear;a=[2.25,-5,-1.25,-0.5;2.25,-4.25,-1.25,-0.25;0.25,-0.5,-1.25,-1;1.25,-1.75,-0.25,-0.75];b=[4;2;2;0];c=[0,2,0,2];d=0;sys=ss(a,b,c,d)[num,den]=ss2tf(a,b,c,d)[Z,P,K]=ss2zp(a,b,c,d)[R,P,H]=residue(num,den)2.1传递函数模型参数：G(S)=(4 s^3 + 14 s ^2+ 22 s + 15)/(s^4 + 4 s^3 + 6.25 s ^2+ 5.25 s + 2.25)2.2 系统零点向量Z, 极点向量P,系数K分别为：零极点增益模型参数：G(s)= 【4（s+1-1.2247i ）（s+1+1.2247i）】/【(s+0.5-0.866i)( s+0.5+0.866i s+1.5)】2.3部分分式形式的模型参数：：G （s）=4/（s+1.5）-2.3094i/(s+0.5-0.866i)+2.3094i/(s+0.5+0.866i)3原理：把 f(t,y)在[t k，y k]区间内的曲边面积用矩形面积近似代替M文件如下：cleary=1;h=0.1;j=0;for i=1:11j=j+1;a(j)=yy=y+h*(-y);endj=0;for i=0:0.1:1f=exp(-i);j=j+1;b(j)=f;endfigure(1)x=0:0.1:1;abplot(x,a,'y-*')hold onplot(x,b,'--ro')得到图形：1 0.9000 0.8100 0.7290 0.6561 0.5905 0.5314 0.4783 0.4305 0.3874 0.3487 欧拉真 1 0.9048 0.8187 0.7408 0.6703 0.6065 0.5488 0.4966 0.4493 0.4066 0.36794.原理：把 f(t,y)在[t k，y k]区间内的曲边面积用上下底为f k和f k+1、高为 h 的梯形面积近似代替。
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：计算机控制系统是指利用计算机技术和控制理论，对各种设备、机器和系统进行自动控制的一种系统。
它广泛应用于工业生产、交通运输、农业、医疗等各个领域。
本实验报告旨在介绍计算机控制系统的原理、应用以及实验过程和结果。
一、计算机控制系统的原理计算机控制系统的原理主要包括传感器、执行器、控制器和计算机四个部分。
传感器负责将被控制对象的信息转化为电信号，传输给控制器；执行器根据控制器的指令，对被控制对象进行操作；控制器负责接收传感器的信号，经过处理后输出控制指令；计算机则是控制系统的核心，负责控制算法的实现和数据处理。
二、计算机控制系统的应用计算机控制系统在各行各业都有广泛的应用。
在工业生产中，计算机控制系统可以实现自动化生产线的控制，提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，计算机控制系统可以实现交通信号灯的智能控制，优化交通流量，减少交通拥堵。
在农业领域，计算机控制系统可以实现温室大棚的自动控制，提供适宜的生长环境，提高作物产量。
在医疗领域，计算机控制系统可以实现医疗设备的精确控制，提高手术的成功率。
三、实验过程和结果为了验证计算机控制系统的原理和应用，我们进行了一个小型实验。
实验中，我们使用了一个温室大棚作为被控制对象，利用传感器采集温度和湿度信息，通过控制器对温室内的温度和湿度进行控制。
实验结果显示，当温度过高时，控制器会发出指令，执行器会启动风扇降低温度；当湿度过高时，控制器会发出指令，执行器会启动除湿机降低湿度。
通过实验，我们验证了计算机控制系统在温室大棚中的应用效果。
结论：计算机控制系统作为一种自动化控制系统，具有广泛的应用前景。
它可以提高生产效率、优化交通流量、提高农作物产量、提高手术成功率等。
随着计算机技术的不断发展，计算机控制系统的功能和性能将进一步提升。
我们相信，在未来的发展中，计算机控制系统将在各个领域发挥更大的作用，为人们的生活带来更多的便利和效益。
杭州电子科技大学计算机控制系统实验报告
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框图示波器图像：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：实验分析：经过调解后的图形在稳定前略有振荡，尝试过其他参数，但是D参数那里只能设置为0，不然就会卡住。
为了让其达到稳态值，并稳定只能加大参数，不免会出现略微的振荡。
但是这个调节大概在5s就到了稳态，所以还是比较理想的。
实验五：洗衣机模糊控制仿真matlab练习Fuzzy rules:输入【14 ，28】得出洗涤时间18.4该实验主要是了解模糊控制器的设计步骤。
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。
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《计算机控制系统》实验报告学校：上海海事大学学院：物流工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：***学号：************一、实验课程教学目的与任务通过实验设计或计算机仿真设计，使学生了解和掌握数字PID控制算法的特点、了解系统PID参数整定和数字控制系统的直接设计的基本方法，了解不同的控制算法对被控对象的控制特性，加深对计算机控制系统理论的认识，掌握计算机控制系统的整定技术，对系统整体设计有一个初步的了解。
根据各个实验项目，完成实验报告（用实验报告专用纸）。
二、实验要求学生在熟悉PC机的基础上，熟悉MATLAB软件的操作，熟悉Simulink工具箱的软件编程。
通过编程完成系统的设计与仿真实验，逐步学习控制系统的设计，学习控制系统方案的评估与系统指标评估的方法。
计算机控制系统主要技术指标和要求：根据被控对象的特性，从自动控制系统的静态和动态质量指标要求出发对调节器进行系统设计，整体上要求系统必须有良好的稳定性、准确性和快速性。
一般要求系统在振荡2～3次左右进入稳定；系统静差小于3%～5%的稳定值（或系统的静态误差足够小）；系统超调量小于30％～50％的稳定值；动态过渡过程时间在3～5倍的被控对象时间常数值。
系统整定的一般原则：将比例度置于较大值，使系统稳定运行。
根据要求，逐渐减小比例度，使系统的衰减比趋向于4：1或10：1。
若要改善系统的静态特性，要使系统的静差为零，加入积分环节，积分时间由大向小进行调节。
若要改善系统的动态特性，增加系统的灵敏度，克服被控对象的惯性，可以加入微分环节，微分时间由小到大进行调节。
PID控制的三个特性参数在调节时会产生相互的影响，整定时必需综合考虑。
系统的整定过程是一个反复进行的过程，需反复进行。
实验一、数字PID 参数的整定一、 实验目的1）、了解数字PID 控制回路的结构。
2）、掌握数字PID 控制算法的控制原理。
3）、掌握数字PID 控制算法的整定原理。
二、 实验设备1) WINDOWS 操作系统和MATLAB 软件。
2) PC 电脑。
三、 实验原理在过程控制中，广义被控对象采用一阶对象，设计相应的数字控制器，使系统达到稳定，并满足一定的动态和静态指标。
例如：对象的传递函数为：ss 251332 ,按下图进行数字PID 控制系统设计，并确定数字PID 控制器的参数。
四、实验内容1） 建立闭环数字控制系统。
2） 选择PID 数字调节器。
3） 将PID 三参数置于适当值，使系统稳定运行。
4） 整定比例度。
5） 整定积分时间。
6） 整定微分时间。
7） 对系统进行控制指标的综合考虑，系统反复调试。
五. 实验要求1.完成编程并检查是否有语法错误。
2.运行程序。
3.对运行的结果进行显示。
4.记录运行的结果。
5.分析正确与错误的原因。
6.用专用的报告纸写出实验报告。
六.实验结果分析1.控制器PID程序：function [u]=shiyan1f(u1,u2)persistent errori error_1if u1==0errori=0;error_1=0;endts=0.001;kp=2;ki=0;kd=0;error=u2;errord=(error-error_1)/ts;errori=errori+error*ts;u=kp*error+kd*errord+ki*errori;error_1=error;2.仿真模型：3.Kp=2,Ki=0,Kd=0时波形如图1调节Kp的值，4.Kp=2,Ki=1,Kd=0时波形如图2图 1 Kp=2,Ki=0,Kd=0时阶跃响应图 2 Kp=2,Ki=1,Kd=0时阶跃响应5.Kp=2,Ki=1,Kd=10时波形如图36.结论(1) 比例系数KP的作用与对系统性能的影响对稳态特性的影响：在系统稳定的情况下，稳态误差与KP成反比关系，加大比例作用系数KP，可以减小稳态误差，提高控制精度，反之减小控制精度。
但是，加大KP不能完全消除稳态误差。
对动态特性的影响：比例作用系数KP加大，会使系统的动作灵敏、响应速度加快。
KP偏大，振荡次数变多，调节时间加长；当KP太大时，系统会趋于不稳定。
若KP太小，又会使系统的响应缓慢。
(2) 积分时间常数TI的作用与对系统性能的影响对稳态特性的影响：积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度；但若TI太大，积分作用太弱，将不能减小稳态误差。
对动态持性的影响：积分时间常数TI偏小，积分作用强，由于积分具有迟后的特性，系统振荡次数较多；TI太大，对系统性能的影响减小。
当时间常数TI合适时，动态过渡过程的性能比较理想。
(3) 微分时间常数TD的作用与对系统性能的影响微分控制的作用反映偏差信号的变化率与一定的趋势，通过微分控制能够预先控制偏差，产生超前的校正作用，可用于改善系统动态特性。
如减少超调量，缩短调节时间，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度等。
仅当TD偏大时，超调量较大，调节时间较长。
当TD偏小时，同样超调量和调节时间也都较大。
只有TD取得合适，系统动态过程的调节才能得到比较满意的效果。
实验二、Smith算法的运用一、实验目的1）、了解Smith算法控制回路的结构。
2）、掌握Smith算法的控制原理。
3）、掌握Smith控制算法的设计原理。
二、实验设备1) WINDOWS操作系统和MATLAB软件。
2) PC电脑。
三、实验原理按下图进行Smith算法控制回路的设计，在过程控制中，广义被控对象采用一阶加纯迟后对象，设计相应的Smith控制控制器，使系统达到稳定，并满足一定的动态和静态指标。
四、实验内容1）运行MATLAB文件。
2）运用Simulink按下图进行图形化编程。
3）采用Smith控制方法，在PID控制中（选用PI控制），取k p＝40，k i＝0.022，假设预测模型精确，阶跃信号输入取100。
4）观测Simulink仿真程序运行的结果。
（仿真结果表明，Smith控制方法具有很好控制效果。
）5）进行系统整定；当参数适当值时，使系统稳定运行。
6）对系统进行控制指标的综合考虑，系统反复调试。
五.实验要求1.完成编程并检查是否有语法错误。
2.运行程序。
3.对运行的结果进行显示。
4.记录运行的结果。
5.分析正确与错误的原因。
6.用专用的报告纸写出实验报告。
六.结果与分析1.开环系统模型及波形2.实际预估器并联于控制器的系统模型此时scope波形3.补偿预估器并联于被控对象的系统模型此时输出波形scope54.未加预估器的PID控制系统由此可以发现Smith预估控制可以讲对象的迟延特性消除，再利用PID控制即可实现较为理想的控制。
实验三、二阶对象数字控制系统设计一、实验目的1）、了解二阶对象数字控制回路的结构。
2）、掌握二阶对象数字PID 算法的控制原理。
3）、掌握二阶对象数字PID 控制算法的设计原理。
二、实验设备1) WINDOWS 操作系统和MATLAB 软件。
2) PC 电脑。
三、实验原理按下图二阶对象数字控制回路的设计，在过程控制中，广义被控对象采用二阶对象，设计相应的PID 控制控制器，使系统达到稳定，并满足一定的动态和静态指标。
广义被控对象采用的传递函数为：运用Simulink 按下图进行图形化编程。
设计相应的数字控制器，使系统达到稳定，并满足一定的动态和静态指标。
四、 实验内容1） 建立闭环数字控制系统。
2） 选择PID 数字调节器。
3） 进行PID 三参数整定；当三参数适当值时，使系统稳定运行。
4） 整定比例度。
5） 整定积分时间。
6） 整定微分时间。
7） 对系统进行控制指标的综合考虑，系统反复调试。
五. 实验要求1. 完成编程并检查是否有语法错误。
9418.094.1001.0003.02+-+=z z z G p2.运行程序。
3.对运行的结果进行显示。
4.记录运行的结果。
5.分析正确与错误的原因。
6.用专用的报告纸写出实验报告。
六.实验结果与分析1.程序function [u]=chap4_7f1(u1,u2,u3) global spersistent errori error_1ts=0.001;if u3==0errori=0;error_1=0;ends=2 %Selecting Signal Type if s==1 %Step Signalkp=0.5;ki=0.5;kd=0.28;elseif s==2 %Sine Signalkp=40;ki=0.28;kd=0.0;elseif s==3 %Square Wave Signal kp=0;ki=0.0;kd=0.28;enderror=u2;errord=(error-error_1)/ts;errori=errori+error*ts;u=kp*error+kd*errord+ki*errori;error_1=error;2.模型调节的过程中首先使得积分和微分系数为0，首先调节比例系数Kp，再调节Ki由大到小调节，消除静差，最后调节Kd，减小调节时间，最后得到最优的控制器参数。
当输入信号为正弦信号时，（1）无控制器时（2）有PID控制器时，kp=40;ki=0.28;kd=0.0微分作用很容易放大高频噪声,降低系统的信噪比,从而使系统抑制干扰的能力下降。
因此，在实际应用中，应慎用微分控制。
Kd=0，此时系统可以实现很好的无静差跟随,。
当输入信号为方波信号时，（1）无控制器时系统的超调量特别大，输出波形滞后（2）有PID控制器时，kp=0;，ki=0.0，kd=0.28：当输入信号为正弦信号时（1）有控制器时kp=1.5,ki=1.3;kd=0.4;（2）无控制器时，系统的超调量特别大，输出波形滞后结论1.比例控制：就是对偏差进行控制，偏差一旦产生，控制器立即就发生作用即调节控制输出，使被控量朝着减小偏差的方向变化，偏差减小的速度取决于比例系数Kp，Kp越大偏差减小的越快，但是很容易引起振荡，尤其是在迟滞环节比较大的情况下，Kp减小，发生振荡的可能性减小但是调节速度变慢。
但单纯的比例控制存在静差不能消除的缺点。
这里就需要积分控制。
2.微分控制：它能敏感出误差的变化趋势,可在误差信号出现之前就起到修正误差的作用,有利于提高输出响应的快速性,减小被控量的超调和增加系统的稳定性。
但微分作用很容易放大高频噪声,降低系统的信噪比,从而使系统抑制干扰的能力下降。
因此，在实际应用中，应慎用微分控制。
3.积分控制：实质上就是对偏差累积进行控制，直至偏差为零。
积分控制作用始终施加指向给定值的作用力，有利于消除静差，其效果不仅与偏差大小有关，而且还与偏差持续的时间有关。