计算机控制技术

第四章计算机控制技术基础实验

实验二数字滤波器

1实验电路

尖脉冲产生电路测试信号的产生电路图

2 实验单元

输入信号：4Hz，2V的方波信号输入，产生尖脉冲干扰信号。上位机的“脚本编辑器”编程从DA2输出1V，1Hz的正弦信号；

电路单元：U2、U8、U6、上位机软件

3实验数据及实验曲线

3.1低阶滤波：

1）4Hz的脉冲干扰信号时，采样频率为20K，缓存设置为

8192

黄色曲线为未加干扰时的波形，白色曲线为滤波后。

2）10Hz的脉冲干扰信号时，采样频率为20K，缓存设置为

8192

１

黄色曲线为未加干扰时的波形，白色曲线为滤波后。

3.2 高阶滤波

8192

1）4Hz的脉冲干扰信号时，采样频率为20K，缓存设置为

1024

２

实验三离散化方法研究

1实验电路

1.1校正前模拟电路

1.2校正后模拟电路

2 实验单元

2.1模拟部分

电路单元：校正前：U9、U11

校正后：U3、U4、U7、U9、U11

上位机软件

2.2数字部分

输入信号：阶跃信号发生器(单位阶跃输出)

电路单元：U9、U11

上位机软件

3实验数据及实验曲线

3.1 模拟控制器

系统超调量为11.1％

黄色曲线为单位阶跃输入信号，白色曲线为输出信号。

３

3.2.1 后向差分法（Ts=0.1）。

系统超调量为19.3％

3.2.2 阶跃响应不变法（Ts=0.1）。

系统超调量为15％3.2.3 双线性变换（Ts=0.1）。

系统超调量为17.5％。

４

实验四数字PID调节器算法的研究1实验电路

2 实验单元

电路单元：U5、U7

上位机软件

3实验数据及实验曲线

3.1 积分分离PID （k=0.8，ti=5，td=0）

超调量为15.6%

3.2位置式PID （k=0.8，ti=5，td=0）；运行步长100ms。

超调量为27.5%。

５

3.3增量式PID （k=0.8，ti=5，td=0）

超调量为27.3%。

６

实验五串级控制算法的研究

1实验电路

2 实验单元

电路单元：U5、U7

上位机软件

3实验数据及实验曲线

3.1 不加副控制器时：k1=1，ti1=3，(其它PID参数为0)；运行步长100ms。

黄色曲线为主控制参数，白色曲线为输副控制参数,输出变量为op(具体参见串级控制脚本程序)。超调量为35%。

3.1 加副控制器时：k1=1，k2=1.2，ti1=3，ti2=1 (其它PID参数为0)；运行步长100ms。

黄色曲线为主控制参数，白色曲线为输副控制参数,输出变量为op1(具体参见串级控制脚本程序)。无超调量。

７

实验六解耦控制算法的研究

1实验电路

2 实验单元

电路单元：U3、U4、U5、U6、U7、U9

3实验数据及实验曲线

1）k1=2.0，k2=1.2，ti1=0.8，ti2=1，d12=0，d21=0-----没有加解耦装置

８

1）k1=2.0，k2=1.2，ti1=0.8，ti2=1，d12=-0.5，d21=1 -----加入解耦装置后

3.2 k1=2.5，k2=1.2，ti1=0.8，ti2=1，d12=-0.5，d21=1-----加入解耦装置后修改k1值

标识

９

实验七最少拍控制算法研究

1 实验单元

2 电路单元：U11、U12。

3实验数据及实验曲线

有纹波：采样时间(控制步长)为200，Ts=0.2、Ti= 1、k=0.5。

白色曲线为给定值，黄色曲线为实际值。

无纹波：采样时间(控制步长)为200，Ts=0.2、Ti=1、k=0. 5。

白色曲线为给定值，黄色曲线为实际值。

无纹波控制对于纹波有明显的抑制效果，但不可能像理论一样真正无纹波。

１０

实验八具有纯滞后系统的大林控制

1实验电路

2 实验单元U13

3实验数据及实验曲线

第一实验波形滞后时间为：0(无滞后时间)

第二实验波形滞后时间为：100ms

第三实验波形滞后时间为：200ms

第四实验波形滞后时间为：300ms

注：一般滞后时间不大于对象时间常数的0.3倍，若大于对象时间常数的0.5倍，则为大滞后。

实验九线性离散系统的全状态反馈控制1、实验电路

2 、实验单元U11、U13

3、实验数据及实验曲线

K1=1.58, k2=1.24

黄色曲线为控制曲线。

实验十模糊控制系统

1实验电路

二阶系统

一阶系统

三阶系统

2 实验单元

上位机软件

3实验数据及实验曲线

1）二阶系统

k1=1.8，k2=5，k=0.01采样时间100ms ，滞后时间100ms

2）一阶系统

k1=1.8，k2=5，k=0.01采样时间100ms ，滞后时间100ms

3）三阶系统

k1=4，k2=10，k=0.005采样时间100ms ，滞后时间100ms