计算机控制系统设计性实验 (1)
计算机控制技术课程设计任务书1
扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告题目：数字PID控制系统设计（I）课程：计算机控制技术课程设计专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：第一部分任务书《计算机控制技术》课程设计任务书一、课题名称数字PID 控制系统设计（I ）二、课程设计目的课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《计算机控制技术》是一门实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。
计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。
通过课程设计，加深对学生控制算法设计的认识，学会控制算法的实际应用，使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成，掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤，编程调试，为从事计算机控制系统的理论设计和系统的整定工作打下基础。
三、课程设计内容设计以89C51单片机、ADC 、DAC 等电路和运放电路组成的被控对象构成的单闭环反馈控制系统。
1. 硬件电路设计：89C51最小系统加上模入电路ADC0809和模出电路TLC7528；由运放构成的被控对象。
2. 控制算法：增量型的PID 控制。
3. 软件设计：主程序、定时中断程序、A/D 转换程序、滤波程序、D/A 输出程序、PID 控制程序等。
四、课程设计要求1. 模入电路能接受双极性电压输入（-5V~+5V ），模出电路能输出双极性电压（-5V~+5V ）。
2. 被控对象每个同学选择不同：44(),()(0.21)(0.81)G s G s s s s s ==++55(),()(0.81)(0.31)(0.81)(0.21)G s G s s s s s ==++++510(),()(1)(0.81)(1)(0.41)G s G s s s s s ==++++88(),()(0.81)(0.41)(0.41)(0.51)G s G s s s s s s s ==++++3. PID 参数整定，根据情况可用扩充临界比例度法，扩充响应曲线法。
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]);
自动控制原理实验报告 (1)
实验1 控制系统典型环节的模拟实验（一）实验目的：1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。
2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。
实验原理：控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
实验内容及步骤实验内容：观测比例、惯性和积分环节的阶跃响应曲线。
实验步骤：分别按比例，惯性和积分实验电路原理图连线，完成相关参数设置，运行。
①按各典型环节的模拟电路图将线接好(先接比例)。
(PID先不接)②将模拟电路输入端(U i)与阶跃信号的输出端Y相连接；模拟电路的输出端(Uo)接至示波器。
③按下按钮(或松开按钮)SP时，用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo(t)，且将结果记下。
改变比例参数，重新观测结果。
④同理得积分和惯性环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线。
实验数据实验二控制系统典型环节的模拟实验（二）实验目的1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。
2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。
实验仪器1．自动控制系统实验箱一台2．计算机一台实验原理控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
实验内容及步骤内容：观测PI，PD和PID环节的阶跃响应曲线。
步骤：分别按PI，PD和PID实验电路原理图连线，完成相关参数设置，运行①按各典型环节的模拟电路图将线接好。
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 。
计算机控制系统实验报告
《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。
计算机控制系统(1)
计算机控制系统席爱民编著第1章绪论1.1 概述可以这样说，没有计算机的参与，现代化的自动化系统是不可能实现的。
随着微电子学、计算机技术革命性的发展，当今所构成的自动控制系统都是建立在计算机基础之上的。
要获得比模拟控制系统更好的控制性能，使控制系统具备新的功能，只有使用计算机控制系统。
计算机具有信息储存记忆、逻辑判断推理和快速数值计算功能，是一种强大的信息处理工具，其应用己经渗透到人类活动的各个领域，强有力地推动着技术与科学的全面进步。
随着计算机技术的迅猛发展，计算机在工业控制中的应用也越来越广泛。
如今计算机控制已广泛应用于各行各业技术工程和各类工业生产制造过程的控制中。
学习本书的目的：本书将侧重系统讲述有关计算机控制系统的分析及设计的基本理论和方法，以及一些较为实用的计算机先进控制算法。
实际上目前全部的控制系统都是基于计算机控制，因此懂得计算机控制是很重要的。
如果将计算机控制系统仅仅看作模拟控制系统的近似是很不够的。
因为那是没有看到计算机控制的全部潜在能力。
很好地掌握计算机控制系统，就能够充分发挥计算机控制的全部潜能。
计算机控制系统存在着一些模拟控制系统所没有的相应现象，本书的主要目标就提供了解、分析和设计计算机控制系统扎实的基础理论知识，这对于从事控制系统方面的工程技术人员来说是很重要的。
本章概述：计算机控制系统的组成、类型、特点、任务以及计算机控制的发展概况及趋势；了解过程自动化的任务，进一步明确计算机控制系统的类型、特点。
1.1.1计算机控制系统典型计算机反馈控制系统如图1.1所示。
系统中存在着两种截然不同的信号，即模拟连续信号及数字离散信号。
因而对于计算机控制系统的分析和设计就不能完全采用连续控制理论，需要有相应的离散控制理论与之相适应。
不同类型信号混合的分析有时是困难的，然而，在大多数的情况下，描述系统在采样点上的表现就足够了。
1.1.2计算机控制系统组成计算机控制系统是由硬件和软件两部分组成的。
计算机控制技术实验报告
计算机控制技术实验报告精33 任雪冰 2013010667一. 设计报告的全部内容（含分析）：（一）. 基本信息：实验日期为第15周周三以及即将到来的第16周周二，组号为第4组，至于设备号印象不是很清楚，似乎是1号（这就很尴尬）。
组员有赵航，康轶譞与任雪冰。
（二）. 电机模型参数的辨识过程与辨识结果：辨识过程：1.首先是采样周期的确定，根据题中所给条件，由M P =0.3，t s =0.5可以解出：ξ=0.3579，ωn =16.7665，BW=23.6527再根据公式：ωs =(10−30)max (ωn ，BW)，T =2πωs 可以解出：0.008855s<T<0.026564s为方便计算，令采样周期T=0.01s=10ms2.然后便是在实验室的工作：给予系统一个幅值为5V 的阶跃信号，观察并导出系统的响应曲线以及个点数据。
3.数据拟合：理论计算出阶跃信号的输出函数为：5()()b Y s s s a =+ 5()(1)at b y t e a-=- 编写matlab 程序：fun=inline('b(1).*(1-exp(-b(2)*k))','b','k');b0=[8,0.5];[b,r,j]=nlinfit(k,y,fun,b0);b（k 是采集的时间，b 是对应的数据）将三次数据得到的b(1)、b(2)做平均得到最终结果a=b(2)、b=b(1)*a/54.辨识结果：结果为：a=5.9817，b=50.7030（三）. 计算机控制设计：原理框图如下：（图片来源于老师课件第七章）设计步骤：1.Z变换：被控对象传递函数为：G s=50.7030对其求Z变换得：H z=B(z)=0.002485z+0.00243622.求H m分解：B z=B+B−，B+=1，B−=0.002485z+0.002436由于K V=20>1，所以设：B m1=b0z+b1可计算：d=degA z−deg B z=1r=deg B−z+deg B m1z=2p1=−2e−ξωn T cos2∙ωn∙T =−1.8605p2=e−2ξωn T=0.8869所以：H m z=B m(z)m=(0.002485z+0.002436)∙(b0z+b1)32根据条件K V=20>1可得方程：H m1=1−dH m(z)dz z=1=1TK V=15最后解得：b0=0.7791，b1=4.5857H m z=B m(z)m=0.001936z2+0.01329z+0.01117323.求T，S，R：首先知道：T z=B m1z=0.7791z+4.5857设：R z=z+r，S z=s0z+s1再根据公式：A z∙R z+B z∙S z=A m(z)带入后各次幂对应系数相等，可解得：R z=z+0.03471，S z=18.7872z−13.4224带入后验证无误。
微型计算机控制技术实验1-4(8学时)
%Linear model yout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3; error(k)=rin(k)-yout(k);
r_1=rin(k);
u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k); y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);
仿真程序：ex3.mdl
图 1-1 离散 PID 控制的 Simulink 主程序
图 1-2 离散 PID 控制的 Simulink 控制器程序
图 1-3 离散 PID 控制的封装界面 位置式 PID 控制算法的缺点是，由于采用全量输出，所以每次输出均与过去的状态有关，计算时要对 e(k)量进行累加，计算机输出控制量 u(k)对应的是执行机构的实际位置偏差，如果位置传感器出现故障，u(k) 可能会出现大幅度变化。u（k）大幅度变化会引起执行机构未知的大幅度变化，这种情况在生产中是不允 许的，在某些重要场合还可能造成重大事故。为了避免这种情况的发生，可采用增量式 PID 控制算法。 三、增量式 PID 控制算法及仿真 当执行机构需要的是控制量的增量（例如驱动步进电机）时，应采用增量式 PID 控制，根据递推原理可
求出 G(s)对应的离散形式 G(z) Y (z) ，其中 Y(z)和 U(z)是关于 z 的多项式，则可以得到其对应的差 U (z)
yout(k) den(2) y(k 1) den(3) y(k 2) den(4) y(k 3)
分表达式
num(2)u(k 1) num(3)u(k 2) num(4)u(k 3)
end end plot(time,rin,'r',time,yout,'b'); xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout');
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。
微型计算机控制系统设计之一
长线传输中的波反射或者把它抑制到最低限度。
传输线波阻抗的测量
R Rp时，门A输出的
波形不畸变，反射波完
全消失，这时的R值就 是该传输线的波阻抗。
A
双绞线
RP
R
示波器
无损耗导线的波阻抗 Rp
图11—14 测量传输线波阻抗
Rp
L0 C0
2024/10/14
L0 、C0 分别为单位长度的电感和电容。
串模干扰的抑制
a. 如果串模干扰频率比被测信号频率高，采用输 入低通滤波器；如果串模干扰频率比被测信号频率 低，则采用高通滤波器；如果串模干扰频率落在被 测信号频谱的两侧，则采用带通滤波器。
采用二级阻容 滤波网络可使 50Hz的串模 干扰信号衰减 600倍左右。
输入信号
屏蔽层
75 75 500 500 75 75
开发设计应遵循标准化、模板化、模块化和系 列化的原则。
2024/10/14
2
应用设计
应用设计的任务是选择和开发满足控制对象
所需的硬件和软件，设计控制方案，并根据系统
性能指标要求设计系统硬件和软件，以实现系统
功能。 应用设计或工程设计按 顺序可分为5个阶段。 •可行性研究
•系统总体方案设计
•硬件和软件的细化设计
保险丝
原、副边之 间加有静电 屏蔽层
直流 稳压器
抑制交流电源线 上引入的高频干 扰
电抗器 变阻 隔离 二级管 变压器
图11－5 计算机系统电源
2024/10/14
抑制进入交流电源 线上的瞬时干扰
8
✓电源分组供电
将输入通道电源和其他设备电源分开，以防止 设备间的干扰。
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。
计算机控制技术实验1实验报告
计算机控制技术实验报告基础实验实验目的(1) 了解工业控制机与微机的相同点和不同点。
(2) 掌握利用工业控制语言（梯形图）编写控制循环。
(3) 理解PLC输入点和输出点的关系，模拟量输入与开关量输入的区别，学会在实验室模拟现场调试。
实验要求利用Step7编程软件编写梯形图程序，实现工作台的顺序控制过程，通过输入点和输出点的二极管显示变化调试程序。
实现当按下某一个开关时，模拟控制工作台快速向前的输出灯点亮，说明工作台正在快速向前运动；当拨动另一开关时，模拟快速向前的灯灭，而指示慢速向前的灯亮；当拨第三个开关时，指示慢速向前的灯亮一定的时间后（5秒），指示快速后退的灯亮同时慢速向前的灯灭，直到模拟后退到位开关拨到位后，后退指示灯自动熄灭。
解题思路用I0.0，I0.1，I0.2，I0.3这四个拨动开关控制输出灯的变化，输出灯有Q0.0，Q0.1，Q0.2I0.0 : 控制第一个灯亮I0.1：第二个灯亮的同时第一个灯熄灭I0.2: 2秒后第三个灯亮I0.3: 重置操作，在任何状态下都可以重置，所有灯灭。
下面展示梯形图：图1图2图3图4图1中显示网络1、2、3，由网络1确定Q0.0的亮灭，当I0.0有输入时，由于I0.1、I0.3为常闭，所以Q0.0会点亮。
添加会使Q0.0常亮，不会因I0.0的断开而熄灭。
同理网络2完成Q0.1的点亮功能，I0.3是常闭，完成复位操作，如图2中的网络6。
实现当按下某一个开关时，模拟控制工作台快速向前的输出灯点亮，说明工作台正在快速向前运动；网络3中按下I0.2时，触发M0.0，开始计时，如图2网络4所示，为计时器状态。
当计时时间到达2S时，网络5通，Q0.2亮，同时Q0.1灭，实现当拨第三个开关时，指示慢速向前的灯亮一定的时间后（5秒），指示快速后退的灯亮同时慢速向前的灯灭.网络6中，按下I0.3时，对网络实现重置，所有的灯在按下I0.3时都会熄灭。
实验结果结果情况详见附件中的视频。
计算机控制技术实验报告册 (1)
5.在弹出的参数窗口中填入想要变换的模拟量，点击变换，在下面的文字框内将算出变换后的数字量。
6.点击确定，在显示窗口观测采集到的数字量。
并将测量结果填入下表2-1:数字量模拟量理论值实测值762460256表2-1五、实验结果画出模拟量与数字量的对应曲线如图2-1：图2-1六、实验结果分析表2-1中计算出理论值，与实验结果比较，分析产生误差的原因系仪器误差、实验软件的精度误差。
七、实验心得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控制一、实验目的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2．PC计算机一台三、实验内容1．系统结构图如3-1图。
图3-1 系统结构图图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds）Gh（s）=（1－e-TS）/sGp1（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23．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。
5．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。
计算机控制技术实验报告
计算机控制实验报告专业：计算机科学与技术班级： 080603姓名：学号：指导教师：王河媛实验1.1 数/模转换实验一．实验目的1、掌握数/模转换器DAC0832芯片的性能、使用方法及对应的硬件电路。
2、编写程序控制D/A输出的波形，使其输出周期性的三角波。
二．实验说明数/模转换实验框图见图1所示。
三．实验内容及步骤本实验机采用ADC0832作为数/模转换，可实现8bit数字输入转换为模拟量。
数字0～0FFH输入，经数/模转换后OUT1测孔输出为0～+5V模拟量。
经运放处理后，在OUT2测孔输出为-5V ～+5V。
在实验中欲观测实验结果时，只要运行LABACT程序，选择微机控制菜单下的数/模转换实验项目，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，可选用虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。
测孔连线数/模转换器（B2）单元OUT2→虚拟示波器（B3）输入端CH1（选X1档）。
四．实验结果如下图：实验1.2 模/数转换实验一．实验目的1、了解模/数转换器A/D芯片ADC0809转换性能及编程。
2、编制程序通过0809采样输入电压并转换成数字量值。
二．实验说明模/数转换实验框图见图2所示。
图2 模/数转换实验框图模/数转换器（B8单元）提供IN4~IN7端口，供用户使用，其中IN4、IN5有效输入电平为0V～+5V，IN6和IN7为双极性输入接法，有效输入电平为-5V～+5V，有测孔引出。
图1-1 模/数转换电路图三．实验内容及步骤本实验机采用DAC0809作为模/数转换，可实现8bit数字输出。
其中“IN4和IN5”测孔为0～+5V模拟量输入，“IN6和IN7”测孔为-5V～+5V模拟量输入。
（1）将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心Y测孔，作为模/数转换器（B7）输入信号：B1单元中的电位器左边K3开关拨下（GND），右边K4开关拨上（+5V）。
（2）测孔联线：B1（Y）→模/数转换器B7（IN4）（信号输入）。
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。
计算机控制原理实验报告
计算机控制原理实验报告姓名：学号：班级：指导教师：完成时间：实验一 二阶系统闭环参数n ω和ξ对时域响应的影响一、实验目的1.研究二阶系统闭环参数n ω和ξ对时域响应的影响2.研究二阶系统不同阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。
二、实验要求1. 从help 菜单或其它方式，理解程序的每个语句和函数的含义；2.分析ξ对时域响应的影响，观察典型二阶系统阻尼系数ξ在一般工程系统中的选择范围； 三、实验内容1、如图1所示的典型二阶系统，其开环传递函数为)2s(s G(S)2n n ξωω+=，其中，无阻尼自然震荡角频率n ω=1，ξ为阻尼比，试绘制ξ分别为0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5时，其单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线（绘制在同一张图上）。
图1 典型二阶系统方框图2、程序代码 wn=1;sigma=[0,0.2,0.4,0.6,0.9,1.2,1.5];(1) num=wn*wn;t=linspace(0,20,200)';(2) for j=1:7(3)den=conv([1,0],[1,2*wn*sigma(j)]);(4) s1=tf(num,den);(5) sys=feedback(s1,1)(6); y(:,j)=step(sys,t);(7) endplot(t,y(:,1:7));(8) grid;(9)gtext('sigma=0');(10) gtext('sigma=0.2');)2s(s 2n n ξωω+R(s)C(s)gtext('sigma=0.4');gtext('sigma=0.6');gtext('sigma=0.9');gtext('sigma=1.2');gtext('sigma=1.5');3、代码函数理解分析(1)给ξ赋值。
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《计算机控制系统》设计性实验
一、通过设计性实验达到培养学生实际动手能力方法及步骤：
对系统设计方法可以从“拿到题目”到“进行分析”再到“确定解决方案”最后到“具体系统的设计的实现”的整个过程进行全方位的启发。
让学生掌握对不同的控制系统设计方法和基本思想，从工程角度对待设计题目，尽量做到全面认识理解工程实际与实验室环境的区别，逐步引入工程思想，提高学生设计技巧和解决实际问题的能力。
1、了解和掌握被控制对象的特性；
2、选择合理的传感器（量程、精度等）；
3、计算机控制系统及接口的设计（存储器、键盘、显示）；
4、制定先进的、合理的控制算法；
5、结合控制系统的硬件系统对软件进行设计；
6、画出系统硬件、软件框图；
7、系统调试。
二、具体完成成品要求：
1、对传感器、A/D、D/A、中央处理器、显示、键盘、存储器的选型大小等；
2、实现系统硬件原理图用Protel或Proteus、MATLAB软件（框图）仿真设计；
3、达到课题要求的各项功能指标；
4、系统设计文字说明书；
5、按照学号循环向下作以下5个题目。
三、系统控制框图：
控制系统硬件框图
四、设计题目：
1、瓦斯气体浓度控制系统：
要求：准确测量和显示瓦斯的浓度，其主要成分是甲烷、一氧化碳、氢气等瓦斯浓度在4﹪以下是安全的，大于4﹪就会引发爆炸很危险。
控制算法对气体浓度有预判性，控制通风系统工作，保证环境安全稳定。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路可行性。
2、酒精浓度自动控制系统：
要求：测量范围10-1000PPM、精度为5PPM。
设计传感器的信号调理电路。
实现以下要求：
设计信号调理将传感器输出0.2-1.4 V的信号转换为0-5V直流电压信号；
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路可行性。
3、恒温箱控制系统：
要求：恒温箱温度控制在70℃-80℃之间，精度0.5℃，有越线报警。
并具有断电保护、报警等功能。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路可行性。
4、储粉仓粉位高度控制系统：
要求：粉仓高度12米，正常工作粉位在2米至9米之间，精度为±10 cm，实现粉位上、下控制，有越线报警，若出现上、下粉位越线后，通过控制系统实现控制，快速回归到控制区。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路可行性。
5、汽车轮胎压力控制系统：
要求：了解掌握轿车轮胎压力，检测轮胎压力的必要性，实现数据定时播报每个轮胎压力，误差±0.1bar，实现上、下越线报警，控制算法。
a、对信号调理电路中采用的具体元器件应有器件选型依据；
b、电路的设计应当考虑可靠性和抗干扰设计内容；
c、电路的基本工作原理应有一定说明；
d、电路应当在相应的仿真软件上进行仿真以验证电路可行性。
设计性实验说明书
一、正文：正文内容层次序号为： 1、1.1、1.1.1……。
正文内容一般为：
1、选题背景：说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求；简述本设计的指导思想。
2、方案论证(设计理念)：说明设计原理（理念）并进行方案选择，阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。
3、过程论述：对设计工作的详细表述。
要求层次分明、表达确切。
4、结果分析：对研究过程中所获得的主要的数据、现象进行定性或定量分析，得出结论和推论。
5、结论或总结：对整个研究工作进行归纳和综合。
6、设计心得体会。
课程设计说明书（报告）要求文字通顺，语言流畅，无错别字，不得使用铅笔书写。
按学校确定的统一封皮装订。
计算机控制系统设计性实验报告
学生姓名:学号：
学院: 自动化工程学院
班级:
题目:。