计算机控制大作业

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计算机实时控制大作业

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蓄电池实时监测系统的设计1 背景低碳经济,低碳生活的观念已经深入人的思想观念,电动自行车在这几年得到了极为广泛的应用,其主要特点之一就是能源的无污染,以及低成本,因此深受喜爱。

蓄电池广泛的应用于电动自行车之中,蓄电池的实时监测是电动自行车设计不可缺少的一部分,同时也是提高电动机性能的一条有效途径。

本次设计中,电动自行车实时监测仪采用精密的模数转换芯片,并配合单片机控制技术,专门为蓄电池生产商和经销商及电动车生产商和经销商对铅酸蓄电池进行分选测试、均衡配组、电池失效判定、电池维修及售后服务测试而研制的高精度自动化仪器。

2 蓄电池容量检测方法蓄电池的容量是蓄电池持续工作能力的主要标志。

电池容量有额定容量和实际容量两个指标。

额定容量是指在规定的条件下,蓄电池完全充电状态所能提供的由制造厂标明的安时电量。

电动助力车蓄电池用2小时率容量C2(Ah)表示。

而在实际工作中,用户真正关注的是电池的实际容量,即在规定的条件下,蓄电池实际所能放出的电量,用Ce(Ah)表示在蓄电池容量检测时,实际测量值等于其持续放电电流I与持续放电时间t的乘积,单位是安培小时(Ah)。

放电电流的大小取决于电池的额定容量,电动助力车电池放电电流值为C2/2。

即额定容量为10Ah的电池放电电流为5A,20Ah电池放电电流为10A,以此类推。

例如:某12V蓄电池2小时的额定容量为10Ah,则蓄电池在充满电后,以10/2=5A 的电流恒流放电,端电压下降到10.5V时停止放电,记录蓄电池放电时间。

蓄电池容量(安时)=放电电流(安培)×时间(小时)例如:放电电流5A,放电时间为2小时15分(即2.25小时),则蓄电池容量=5安培×2.25小时=11.25安时3系统功能概述及参数指标电动自行车实时监测仪的主要功能是实时监测电动自行车的电压、电流以及容量。

仪器采用3接标准5号电池,在一般上电即可买到十分方便。

具有低功耗的设计特点,可做到连续工作150小时以上。

计算机控制技术复习大作业及答案

计算机控制技术复习大作业及答案

《计算机控制技术》复习大作业及参考答案一、选择题(共20 题)1.由于计算机只能接收数字量,所以在模拟量输入时需经( A )转换。

A.A/D 转换器 B .双向可控硅C. D/A转换器D .光电隔离器2.若系统欲将一个D/A 转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构,需要接入(D )器件完成控制量的切换工作。

A.锁存器锁存B .多路开关C.A/D 转换器转换 D .反多路开关3.某控制系统中,希望快速采样,保持器的保持电容CHEW (A )0A.比较小 B .比较大 C .取零值 D .取负值4.在LED显示系统中,若采用共阳极显示器,则将段选模型送至(B )。

A.阳极 B .阴极C.阴极或阳极D .先送阴极再送阳极5.电机控制意味着对其转向和转速的控制,微型机控制系统的作法是通过(B )实现的。

A.改变定子的通电方向和通电占空比B.改变转子的通电方向和通电占空比C.改变定子的通电电压幅值D.改变转子的通电电压幅值6.计算机监督系统(SCC中,SCC^算机的彳^用是(B )A.接收测量值和管理命令并提供给DD计算机B.按照一定的数学模型计算给定植并提供给DD计算机C.当DDC#算机出现故障时,SCC^算机也无法工作D. SCC^算机与控制无关7.键盘锁定技术可以通过( C )实现。

A.设置标志位B.控制键值锁存器的选通信号C. A和B都行D.定时读键值8.RS-232-C 串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是(C )。

A.0.3 伏以下 B .0.7 伏以上C.-3 伏以下 D .+3伏以上9.在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号,(D )提高信/躁比。

A.只能通过模拟滤波电路B.只能通过数字滤波程序C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路10.步进电机常被用于准确定位系统,在下列说法中错误的是( B )。

A.步进电机可以直接接受数字量B.步进电机可以直接接受模拟量C.步进电机可实现转角和直线定位D.步进电机可实现顺时针、逆时针转动11.在实际应用中,PID调节可根据实际情况调整结构,但不能(D )。

计算机控制综合作业1,北航研究生

计算机控制综合作业1,北航研究生

大作业1已知:,1) 试用Z 变换、一阶向后差分、向前差分、零极点匹配、Tustin 变换和预修正的Tustin (设关键频率=1)变换等方法将D(s)离散化,采样周期分别为0.1s 和0.5s ; 2) 将D(z)的零极点标在Z 平面上3) 计算D(jw)和各个 的副频和相频特性并绘图,ω由0.1~15,至少计算30个点,应包括ω=1点,每个T 绘一张图(Z 变换方法单画) 4) 计算D(s)及T=0.1,T=0.05时D(z)的单位脉冲响应,取 项 5) 结合所得的结果讨论分析各种离散化方法的特点 6) 写出报告,附上结果12、 D(z)的零极点图(1) Z 变换Real PartI m a g i n a r y P a r tZ 变换T=0.1sReal PartI m a g i n a r y P a r tZ 变换T=0.5s2)一阶向后差分3)一阶向前差分4)零极点匹配5) Tustin 变换Real PartI m a g i n a r y P a r t一阶向后差分 T=0.1sReal PartI m a g i n a r y P a r t一阶向后差分 T=0.5sReal PartI m a g i n a r y P a r t向前差分 T=0.1sReal PartI m a g i n a r y P a r t向前差分 T=0.5sReal PartI m a g i n a r y P a r t零极点匹配 T=0.1sReal PartI m a g i n a r y P a r t零极点匹配 T=0.5s6) 预修正Tustin 变换3、 和 的幅频和相频特性及曲线1)D(jw)幅频和相频曲线ωω , ωωω ω2)Z 变换101010P h a s e (d e g )D(jw ) 幅频/相频曲线Frequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B)Real PartI m a g i n a r y P a r tTustin 变换T=0.1sReal PartI m a g i n a r y P a r tReal PartI m a g i n a r y P a r t预修正Tustin 变换T=0.1sReal PartI m a g i n a r y P a r t预修正Tustin 变换 T=0.5sω ωω ω∠ ω3)一阶向后差分 频率特性:ω ωω ω∠ ω ωω伯德图:4)一阶向前差分 频率特性如下:Z 变换T=0.1sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )101010P h a s e (d e g )Frequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )P h a s e (d e g )一阶向后差分T=0.1sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )101010P h a s e (d e g )一阶向后差分T=0.5sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )101010P h a s e (d e g )ω ω∠ ωω伯德图如下:5)零极点匹配ω ωω ω∠ ω ωωT=0.1s 时,,ω ωω ω∠ω ω ωω101010P h a s e (d e g )一阶向前差分 T=0.1sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )一阶向后差分T=0.5sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )101010T=0.5s 时,,ω ωω ω∠ω ω ωω6) Tustin 变换ω ωω ω∠ω ωωω零极点匹配 T=0.1sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )101010P h a s e (d e g )零极点匹配 T=0.5sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )P h a s e (d e g )7) 预修正的Tustin 变换 T=0.1s 时,,ω ωω ω∠ω ωT=0.5s 时,,101010P h a s e (d e g )预修正Tustin 变换 T=0.1sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )Tustin 变换 T=0.1sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )101010P h a s e (d e g )Tustin 变换 T=0.5sFrequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B )P h a s e (d e g )ω ω ω ω∠ω ω4、 D(s)及T=0.1,T=0.05时D(z)的单位脉冲响应其脉冲响应如下图:(1) Z 变换预修正Tustin 变换 T=0.5sFrequency (rad/s)-60-50-40-30-20-100M a g n i t u d e (d B )-90-4504590P h a s e (d e g )Tim e (seconds)A m p l i t u d en (samples)A m p l i t u d en (samples)A m p l i t u d e(2)一阶向后差分(3)一阶向前差分(4)零极点匹配n (samples)A m p l i t u d e一阶向后差分 单位脉冲响应T=0.1sn (samples)A m p l i t u d e一阶向后差分 单位脉冲响应 T=0.5sn (samples)A m p l i t u d en (samples)A m p l i t u d en (samples)A m p l i t u d e零极点匹配 单位脉冲响应T=0.1sn (samples)A m p l i t u d e零极点匹配 单位脉冲响应 T=0.5s(5)Tustin 变换(6)预校正的Tustin 变换5、 结合所得的结果讨论分析各种离散化方法的特点(1) Z 变换特点:当采样周期T 较小时,其频率特性和脉冲响应都比较接近连续系统,但T 较大时,相位有较大的延迟,使频率特性混叠,出现多个峰值和正相位。

计算机控制系统大作业

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农电2013级
(答题纸作答,附图粘在答题纸上,答案要求全部手写)
1、简述开环控制系统、闭环控制系统的定义。

(6分)
2、简述计算机控制系统的组成与基本工作原理。

(10分)
3、列举计算机控制系统的典型型式。

(6分)
4、什么是串模干扰,有哪些抑制方法(12分)
5、简述PID控制的三个环节及其作用(8分)
6、简述计算机控制系统设计的原则与步骤(6分)
7、用C(z)表示下列图形的输出,写出C(z)的表达式,能写
出传递函数的写出传递函数的表达式。

(12分)
8、举例论述计算机控制系统在农业领域的应用(16分)
9、PID控制程序的测试结果(附MATLAB测试图、测试参
数)(15分)
10、二阶控制程序的测试结果(附MATLAB的测试图、测试
参数)(15分)。

北航计算机控制系统大作业

北航计算机控制系统大作业

计算机控制系统大作业姓名:陈启航学号: 教师:周锐 日期:2016年6月1日综合习题1已知: 44)(+=s s D , 1) 试用 Z 变换、一阶向后差分、向前差分、零极点匹配、Tustin 变换和预修正的Tustin (设关键频率=4)变换等方法将D(s)离散化,采样周期分别取为0.1s 和 0.4s ;2) 将 D(z)的零极点标在Z 平面图上 3) 计算D (j ω)和各个D(e j ωT )的幅频和相频特性并绘图,w 由0~ 20ra d ,计算40 个点,应包括=4 点,每个T 绘一张图(Z 变换方法单画)4) 计算 D(s)及T=0.1,T=0.4 时D(z)的单位脉冲响应,运行时间为4 秒5) 结合所得的结果讨论分析各种离散化方法的特点 6) 写出报告,附上结果。

解:(1) Z 变换法:a.离散化: T =0.1s 时,D (z )=4zz −0.6703;T =0.4s 时,D (z )=4zz −0.2019;b.D (z )的零极点c. D (jω)和D(e jωT )幅频相频特性曲线 连续系统:T=0.1s时T=0.4s时d. D(s)和D(z)单位脉冲响应D(s)单位脉冲响应:D(z)单位脉冲响应:T=0.1s时T=0.4s时(2)各种离散化方法:a.离散化后的D(z)1、一阶向后差分:T=0.1s时D(z)=0.2857zT=0.4s时D(z)=0.6154z z−0.38462、一阶向前差分:T=0.1s时D(z)=0.4 z−0.6T=0.4s时D(z)=1.6 z+0.63、零极点匹配T=0.1s时D(z)=0.1648(z+1) z−0.6703T=0.4s时D(z)=0.3991(z+1)4、Tustin变换T=0.1s时D(z)=0.1667(z+1) z−0.6667T=0.4s时D(z)=0.4444(z+1) z−0.11115、预修正的Tustin变换(设关键频率=4)T=0.1s时D(z)=0.1685(z+1) z−0.6629T=0.4s时D(z)=0.5073(z+1) z+0.0146b.D(z)的零极点1、一阶向后差分2、一阶向前差分3、零极点匹配4、Tustin变换5、预修正的Tustin变换(设关键频率=4)c. D(jω)和D(e jωT)幅频相频特性曲线1、一阶向后差分T=0.1s时T=0.4s时2、一阶向前差分T=0.1s时T=0.4s时3、零极点匹配T=0.1s时T=0.4s时4、Tustin变换T=0.1s时T=0.4s时5、预修正的Tustin变换(设关键频率=4)T=0.1s时T=0.4s时d. D(s)和D(z)单位脉冲响应1、一阶向后差分T=0.1s时T=0.4s时2、一阶向前差分T=0.1s时T=0.4s时3、零极点匹配T=0.1s时T=0.4s时4、Tustin变换T=0.1s时T=0.4s时5、预修正的Tustin变换(设关键频率=4)T=0.1s时T=0.4s时二、实验结果分析和总结:在本题中,当采样周期T=0.4s时所有离散方法的都会出现频率混叠现象,使得采样信号失真。

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计算机控制大作业MPC-PID串级调节MATLAB仿真一、模型建立使用老师提供的模型以及相关传递函数,同时在MPCTOOL中进行简单的配置和参数设定。

控制器设计的参数中,将响应时间设置到最快。

二、仅MPC控制首先,排除扰动等因素,让系统仅在MPC控制作用下进行工作。

SIMULINK仿真图如下:输入采用阶跃信号,信号幅值为1.从图中我们可以看到,超调量> 70%,经历了大约100个控制周期后,系统任然没有进入比较稳定的状态。

三、M PC-PID串级控制SIMULINK框图如下,在原来的系统结构下,内环加入了PID控制器。

形成一个串级控制系统。

由于观察MPC控制输出,系统在阶跃响应下并没有出现稳态误差,而PID控制器的作用是起到快速调节,因此内环实际使用了PD 调节器,将积分参数置零。

在SIMULINK的PID模块下可以方便设置PID参数。

在设置了几组PD调节器参数之后,系统输出达到上图效果。

可以看到,超调量大约为15%,在15个控制周期后,系统基本进入稳定状态,并且没有静态误差。

对比直接使用DMC控制,DMC-PID串级调节器的效果十分显著。

四、有扰动的MPC控制尝试在系统中加入扰动环节,测试控制器的响应能力。

在外环中设置一个阶跃信号,将其视为系统干扰。

SIMULINK控制框图如下:让扰动的阶跃信号在第15拍进入系统,幅值为-0.3.系统输出响应如下图:可以明显看到阶跃干扰对系统输出的影响,但是各项指标基本上和无扰动情况相仿。

五、有扰动的MPC-PID控制同样,在扰动环节依然存在的情况下,加入内环的PID控制器。

系统输出如下:可以看到,在第15拍的时候,系统已经基本进入稳定。

当扰动发生时,调节器可以迅速反应,在10拍之内又将系统输出稳定到设定值。

六、结论模型预测控制(MPC)可以应用于大时间常数,滞后环节的系统,通过实验,我们可以看到,MPC可有有效控制系统输出达到需要的设定值。

但是MPC的调节速度较慢,从实验中也可以看出,需要较多的拍数才能达到稳定的状态。

计算机控制系统作业答案

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计算机控制系统作业答案作业一第一章1.1什么是计算机控制系统?画出典型计算机控制系统的方框图。

参考答案:答:计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称,通常分为系统软件和应用软件。

1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型?各有什么特点。

参考答案:计算机控制系统系统一般可分为四种类型:①数据处理、操作指导控制系统;计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警,由此可以预报控制对象的运行 趋势。

②直接数字控制系统;一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能,除了能实现PID 调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解 藕控制,以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制.③监督计算机控制系统;它是由两级计算机控制系统:第一级DDC 计算机, 完成直接数字控制功能;第二级SCC 计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算,给 DDC 计算机提供最佳给定值和最优控制量等。

④分布式计算机控制系统。

以微处理机为核心的基本控制单元,经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT 操作站相连.1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么?计算机控制系统有哪些优点?参考答案:计算机控制系统与连续控制系统主要区别:计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象图1.3-2 典型的数字控制系统给进行调节和控制.与采用模拟调节器组成的控制系统相比较,计算机控制系统具有以下的优点:(1)控制规律灵活,可以在线修改。

(2)可以实现复杂的控制规律,提高系统的性能指标.(3)抗干扰能力强,稳定性好。

计算机控制作业及答案,DOC

计算机控制作业及答案,DOC

1.1.计算机控制系统是由哪级部分组成的?各部分作用硬件组成:微控制器或微处理器、ROM、RAM、外部设备、网络通信接口、实时时钟、电源。

软件组成:系统软件和应用软件。

作用:硬件中有A/D称为模拟数字转换器,它包括采样保持和量化,其输出为数字形式,何时采样由计算机控制。

D/A称为数字模拟转换器,它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。

应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序,系统软件包括操作系统,开发系统。

1.2.为适应控制现场的工作环境,对工业控制机有何要求?(1)适应性(2)可靠性(3)实时性(4)扩展性结构:(1)基于通用计算机的结构(2)基于嵌入式系统的结构1.3.PCI总线,CPCI总线,PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点,电平特性,适用场合?2.1.何谓IO接口?在计算机控制系统中为什么要有IO接口?(1)解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题(2)解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题(3)解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题2.2.计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式?各有何优缺点?(1)并行通信。

优点:传送速度快、信息率高。

缺点:传输线多,成本高(2)串行通信。

全双工方式RS-422,RS-232。

半双工方式RS-485(3)同步通信。

要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号,每帧信息开始加特定的同步字符,不允许有间隙(4)异步通信。

开始位,停止位,发送的字符间允许有间隙2.3.模拟输入通道中为何要加采样保持器,采样保持器的组成及要求是什么?(1)用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变(2)孔径时间:AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。

孔径误差:在孔径时间ta/d内,由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差δ。

以ta/d=10μs的10位ADC芯片为例:为保证不低于0.1%的转换精度的主要性能指标有哪些?10V8位的ADC转换精度如何计算?(1).接口特性(2).量程(3).分辨率(4).误差和精度(5).转换速率(6).A/D 转换的方法2.5一个8位A/D转换器,孔径时间为100。

3计算机控制系统(大作业)答案

3计算机控制系统(大作业)答案

一问答题 (共6题,总分值60)1.根据采样过程的特点,可以将采样分为哪几种类型?(10 分)答案:答:根据采样过程的特点,可以将采样分为以下几种类型。

(1) 周期采样(2) 同步采样(3) 非同步采样(4) 多速采样(5) 随机采样2.简述线性定常离散系统的能控性定义。

(10 分)无答案3. 简述积分调节的作用(10 分)答案:答:为了消除在比例调节中的残余静差,可在比例调节的基础上加入积分调节。

积分调节具有累积成分,只要偏差e不为零,它将通过累积作用影响控制量u,从而减小偏差,直到偏差为零。

积分时间常数T I大,则积分作用弱,反之强。

增大T I将减慢消除静差的过程,但可减小超调,提高稳定性。

引入积分调节的代价是降低系统的快速性。

4. 简述现场总线控制系统的基本组成。

(10 分)现场总线控制系统由控制系统、测量系统、管理系统、通信网络等部分组成。

5. 等效离散化设计方法存在哪些缺陷?(10 分)答案:答:等效离散化设计方法存在以下缺陷:(1) 必须以采样周期足够小为前提。

(2) 没有反映采样点之间的性能。

(3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统,其性能指标只能接近于原连续系统,因此,这种方法也被称为近似设计。

6. 列举三种以上电源抗扰措施。

(10 分)安装电源低通滤波器 ,2 采取变压器屏蔽和分路供电措施 3 使用压敏电阻和均衡器4直流侧去耦措施二计算题 (共2题,总分值40)1.写出从坐标原点出发的任意象限直线的逐点比较法插补的程序框图。

(20 分)2. 已知某连续控制器的传递函数为试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数D(z),其中T=1s 。

(20 分) 解:令1111212112111z z z s T z T z z -------===+++ 112221n n 22222121n n n n n n n 21(21)()()()2(44)(28)44z s z z z U z D z E z s s z z ωωωξωωωξωωωξ-------=+++===++-++-+++ 控制器的差分形式为222n n n n 222n n n n n n 2844()(1)(2)(()2(1)(2))444444u k u k u k e k e k e k ωωωξωωωξωωξωωξ--++-+-=+-+-++++++。

计算机控制技术大作业

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题目一:要求:1、 针对一个具有纯滞后的一阶惯性环节()1sKe G s Ts τ-=+的温度控制系统和给定的系统性能指标: ✧ 工程要求相角裕度为30°~60°,幅值裕度>6dB✧要求测量范围-50℃~200℃,测量精度0.5%,分辨率0.2℃2、 书面设计一个计算机控制系统的硬件布线连接图,并转化为系统结构图;3、 选择一种控制算法并借助软件工程知识编写程序流程图; 用MATLAB 和SIMULINK 进行仿真分析和验证;一、系统结构模型本系统采用简单回路计算机控制系统,其输入为温度设定值,输出为调节控制信号,整个系统由以下图所示各部分组成。

1、如下图所示为简单回路计算机控制系统框图,由输入设定值与系统输出值的偏差传递到数字控制器,并产生控制信号,针对本设计所假定的特定控制对象温度进行循环重复式的校正和调节。

2、如下图所示为本设计计算机控制系统的硬件结构框图(简单回路计算机控制系统的结构图),主要由模拟输入通道和模拟输出通道组成,通过该回路对控制对象不断的调整,指导满足系统要求及各项性能指标。

二、各部分程序流程图由于要使用计算机作为控制设备,要对温控对象实现较好的控制,使其满足较好的性能指标,故本设计采取程序主要包括如下部分:主程序T1中断程序采样中断程序达林算法程序等 各程序流程如下图所示:1、主程序主程序主要是对电路进行初始化,并且开相关的中断,使到设备对温度进行采样、控制,以及显示输出。

3、达林算法控制程序 计算数字控制器的控制信号, 每次读取e (k ),然后计算出参数, 输出控制序列u (k ),然后变换e (k -1)、e (k -2), u (k -1),u (k -2), 为下一次计算作准备。

达林算法程序流程图:开始初始化设定堆栈指针清显示缓冲起区设定T0控制字开中断扫描键盘温度显示T1中断程清标志停止输出返回主程序2、T1中断服务程开始读数据e (k )计算参数计算数字控制器输出输出u (k )控制变换e(k)和u (k ) e(k-2) ←e(k-1),e(k-1) ←e(k),u(k-2) ←u(k-1),u(k-1) ←u(k)返回4、采样程序用于对温度进行采样,对采样温度值的处理用了连续N 次,再取平均的方法得到最后的平均采样温度值。

计算机控制大作业1

计算机控制大作业1

设计作业(一)
数控车床是常用的加工设备,在机械加工中占有重要地位。

现有一零件待加工,如图1所示(单位:mm):
如采用数控车床进行切削加工,原料为宽45 mm,长90 mm的柱状原料。

请结合第三章所学知识回答下列问题并完成设计:
(1)该零件在加工过程中车刀头的运动包括几种模式?分别需要哪些逐点比较插补方法?结合工程图加以说明。

(2)请选择适合的编程语言(MATLAB、C、C++、Python等),通过逐点比较未补法实现对刀头运动轨迹的模拟仿真。

要求:画出程序流程图,并在计算机上运行,展示步进精度分别为0.05 mm与0.02 mm情形下的加工过程和运行结果(可通过附带的MATLAB程序实现三维图像绘制)。

北航计算机控制系统大作业

北航计算机控制系统大作业

北航计算机控制系统大作业计算机控制系统大作业姓名:陈启航学号:13031144教师:周锐日期: 6月1日综合习题1已知: 44)(+=s s D ,1)试用 Z 变换、一阶向后差分、向前差分、零极点匹配、Tustin变换和预修正的Tustin(设关键频率=4)变换等方法将D(s)离散化,采样周期分别取为0.1s 和 0.4s;2)将 D(z)的零极点标在Z 平面图上3)计算D(jω)和各个D(e jωT )的幅频和相频特性并绘图,w由0~ 20rad,计算40 个点,应包括=4 点,每个T绘一张图(Z变换方法单画)4)计算 D(s)及T=0.1,T=0.4 时D(z)的单位脉冲响应,运行时间为4 秒5)结合所得的结果讨论分析各种离散化方法的特点6)写出报告,附上结果。

解:(1)Z变换法:a.离散化:T=0.1s时,j(j)=4jj−0.6703;T=0.4s时,j(j)=4jj−0.;b.j(j)的零极点c.j(jj)和j(j jjj)幅频相频特性曲线连续系统:T=0.1s时T=0.4s时d.j(j)和j(j)单位脉冲响应j(j)单位脉冲响应:j(j)单位脉冲响应:T=0.1s时T=0.4s时(2)各种离散化方法:a.离散化后的j(j)1、一阶向后差分:T=0.1s时j(j)=0.2857j j−0.7143T=0.4s时j(j)=0.6154j j−0.38462、一阶向前差分:T=0.1s时D(z)=0.4j−0.6T=0.4s时D(z)=1.6j+0.6。

计算机控制技术作业

计算机控制技术作业

计算机控制技术一、结合自己所从事专业,叙述计算机控制系统的应用情况。

答:在运营商通信行业中,计算机控制系统应用于各方面,如基站通信、计费系统、网管监控系统等。

将现代通信技术同计算机技术结合在一起,利用通信线路和通信设备,将分布在不同地区的,能够独立工作的计算机设备连接在一起,从而实现信息的传输和资源的共享,便是计算机控制系统在通信领域的主要应用。

计算机控制技术在网络及通信领域的应用主要分为以下几个时期:联机阶段、计算机互联阶段、标准化网络阶段、互连和高速网络阶段。

涉及以下几个主要技术:以太网以太网是一种具有极大优势的计算机控制技术,它具有例如网络的成本低、应用的范围广、软件和硬件资源丰富、通信速率高以及市场潜力大等特点,这些优势的存在,决定了以太网具有极为广阔的市场前景,逐渐控制甚至是垄断了商用计算机的通信管理,并开始向工业现场进军。

以太网在技术上的优势,可以更好的实现网络之间的信息共享和及时的通信,而其价格方面的优势,则可以在提高通信网络性能的同时,降低局域网建设的成本。

所以,以太网依靠这些方面的优势,逐渐成为了计算机网络与通信的主要控制技术,并推动了计算机网络与通信技术的不断发展。

现场总线技术利用现场总线技术,可以实现微机化的测量控制设备与生产现场之间的数字化和开放化通信,保证计算机控制的网络和通信技术的完整实现。

它的数据传输方式主要为基带传输,具有极大地实时性和抗干扰的性能。

此外,现场总线技术的功能模块相对分散,便于系统的维护,具有极强的可靠性。

而其开放式的互联结构,可以使同层之间的网络实现互连,保证与信息管理网络的互连。

同时,它的互操作性极强,可以保证不同厂家生产的通讯设备,能够在相同的通信协议下,实现统一的组态。

现场总线技术的优势以及其技术不断的成熟和完善,使得它成为计算机网络和通信的重要控制技术。

但是,由于这种技术的标准过多,在互联通信中会存在许多困难,导致传输的速度相对较慢,因此,在计算机的网络和通信中,存在许多限制,不如以太网在这方面的优势大。

计算机控制技术大作业2

计算机控制技术大作业2

计算机控制技术大作业2计算机控制技术大作业一、引言随着科技的飞速发展,计算机控制技术已经成为现代工业、交通、能源等各个领域中不可或缺的一部分。

计算机控制技术通过软硬件的结合,实现了对各种工业设备的自动化控制,提高了生产效率、产品质量和安全性。

本文将深入探讨计算机控制技术的应用和发展。

二、计算机控制技术的基本原理计算机控制技术是一种利用计算机进行控制的技术,通过编制特定的程序,实现对外界设备进行控制的目的。

其基本原理包括采样、计算、输出三个环节。

首先,通过传感器对被控对象进行采样,将物理信号转换为电信号,然后通过计算机进行处理,计算出控制量,最后通过执行器将控制量输出给被控对象,完成控制过程。

三、计算机控制技术的应用1、工业生产领域:计算机控制技术广泛应用于工业生产中,如化工、钢铁、造纸等。

通过计算机控制技术,可以实现生产过程的自动化、智能化,提高生产效率,降低能耗,提高产品质量。

2、交通运输领域:在交通运输领域,计算机控制技术也得到了广泛应用。

如高速公路、桥梁、隧道等交通设施的自动化控制系统,以及智能交通系统、自动驾驶技术等。

这些应用提高了交通安全性,减少了交通拥堵。

3、能源领域:在能源领域,计算机控制技术被用于电力、石油、煤炭等行业的自动化控制系统。

通过计算机控制技术,可以实现能源的高效利用,提高能源生产的安全性。

4、其他领域:除上述领域外,计算机控制技术还应用于医疗、农业、航空航天等领域。

如在医疗领域,计算机控制技术可以实现医疗设备的自动化操作,提高医疗效率和质量。

四、计算机控制技术的发展趋势1、智能化:随着人工智能技术的发展,计算机控制技术也将朝着智能化方向发展。

未来的计算机控制系统将具备更强的学习能力和适应能力,能够更好地应对复杂多变的工业环境。

2、网络化:网络化是计算机控制技术的另一个重要发展趋势。

通过将各个控制节点连接成一个网络,可以实现信息的互通共享,提高控制系统的协同能力。

3、微型化:随着微电子技术的发展,未来的计算机控制系统将更加微型化,可以应用于更广泛的应用场景。

微型计算机控制技术大作业

微型计算机控制技术大作业

交报告的要求:①做出实物,成绩的40%就有了,②拍一个视频,证明系统是可以工作的。

③作品的图片,对照着拍,例如:不工作时拍一张,工作时拍一张。

④报告:电子版(电子版先交给班长,然后班长打包转交给老师)+ 打印版;报告的格式要完整,正确;报告要有完整的制作过程(占报告的50%),所有报告总计十页左右,统一A4纸,程序只需要画出流程图,程序源码,电路图打包。

最终结论,启发与收获(占报告的25%)封面题目:多功能电子万年历姓名:朱钻豪班级:电气132学号:2013014175完成日期:2016年4.21题目:多功能电子万年历关键词:万年历,实时时钟。

摘要:随着社会的快速发展,时间的流逝,从观察太阳、摆钟到现在的单片机电子钟,人类不断研究,不断创造新纪录,单片机电子万年历已成为当今人类准确、快速获取时间信息的重要工具之一。

本设计的电子万年历以AT89S52单片机为控制核心,采用Dallas公司的DS1302实时时钟构成时钟电路,能够实现时间和日期的显示,还增加了闹钟报时的功能。

设计详细地分析设计原理和制作的全过程。

背景知识:在当代繁忙的工作与生活中,时间与我们每一个人都有非常密切的关系,每个人都受到时间的影响。

我们必须对时间有一个度量,因此产生了钟表。

钟表的发展是非常迅速的,从刚开始的机械式钟表到现在普遍用到的数字式钟表,即使现在钟表千奇百怪,但是它们都只是完成一种功能——计时,只是工作原理不同而已,在人们的使用过程中,逐渐发现了钟表的功能太单一,没有更大程度上的满足人们的需求。

因此在这里,我想能不能把一些辅助功能加入钟表中去。

在此设计中所设计的钟表具有钟表的功能。

本系统采用了以广泛使用的单片机技术为核心,软硬件结合,使硬件部分大为简化,提高了系统稳定性,并采用LCD显示电路、键盘电路,本方案设计出的万年历可以显示日期时间、农历,设置闹铃功能。

总体设计:(框图+文字说明,可以用Visio,original)具体如何做的:结果和结论:做出东西的图片+文字说明收获和启示:这次做多功能万年历,以前单片机课上做过,按照以前的思路,而且硬件都在,所以不是很难,做的过程参考文献总计十页左右。

计算机控制技术大作业

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计算机控制技术大作业题目:基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究系别:电气工程及其自动化班级:09 级电气(2)班姓名:学号:指导老师:梁绒香目录研究对象的分析该系统的被控对象为电炉,采用热阻丝加热,利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小,来改变流经热阻丝的电流,从而改变电炉炉内的温度。

炉温变换范围为0~500℃,炉温变化曲线要求参数:过渡时间t≤80s;超调量p ≤10℅;静态误差v e≤2℃。

s该系统利用单片机可以方便地实现对各参数的选择与设定,实现工业过程中控制。

它采用温度传感器热电偶将检测到的实际炉温进行A/D转换,再送入计算机中,与设定值进行比较,得出偏差。

对此偏差进行调整,得出对应的控制量来控制驱动电路,调节电炉的加热功率,从而实现对炉温的控制。

利用单片机实现温度智能控制,能自动完成数据采集、处理、转换、并进行控制和键盘终端处理(各参数数值的修正)及显示。

在设计中应该注意,采样周期不能太短,否则会使调节过程过于频繁,这样不但执行机构不能反应,而且计算机的利用率也大为降低;采样周期不能太长,否则会使干扰无法及时消除,使调节品质下降。

一、PID算法的设计及分析1.1、PID控制算法简介在一个控制系统中,将偏差的比例(P),积分(I)和微分(D)的增益通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制,成为PID控制。

PID控制是连续系统中技术最成熟的、应用最广泛的一种控制算方法。

它结构灵活,不仅可以用常规的PID控制,而且可以根据系统的要求,采用各种PID的变型,如PI、PD控制及改进的PID控制等。

它具有许多特点,如不需要求出数学模型、控制效果好等,特别是在微机控制系统中,对于时间常数比较大的被控制对象来说,数字PID 完全可以代替模拟PID调节器,应用更加灵活,使用性更强。

所以该系统采用PID控制算法。

系统的结构框图如图1-1所示.图1-1系统的结构框图1.2、基于MATLAB 仿真被控对象采用simulink 仿真,通过simulink 模块实现积分分离PID 控制算法。

北航计算机控制系统大作业精编版

北航计算机控制系统大作业精编版

北航计算机控制系统大作业公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-计算机控制系统大作业姓名:陈启航学号:教师:周锐日期:2016年6月1日综合习题1已知: 44)(+=s s D , 1) 试用 Z 变换、一阶向后差分、向前差分、零极点匹配、Tustin 变换和预修正的Tustin (设关键频率=4)变换等方法将D(s)离散化,采样周期分别取为0.1s 和 0.4s ;2) 将 D(z)的零极点标在Z 平面图上3) 计算D (j ω)和各个D(e j ωT )的幅频和相频特性并绘图,w 由0~ 20rad ,计算40 个点,应包括=4 点,每个T 绘一张图(Z 变换方法单画)4) 计算 D(s)及T=0.1,T=0.4 时D(z)的单位脉冲响应,运行时间为4 秒5) 结合所得的结果讨论分析各种离散化方法的特点6) 写出报告,附上结果。

解:(1)Z变换法:a.离散化:T=0.1s时,j(j)=4jj−0.6703;T=0.4s时,j(j)=4jj−0.2019;b.j(j)的零极点c.j(jj)和j(j jjj)幅频相频特性曲线连续系统:T=0.1s时T=0.4s时d.j(j)和j(j)单位脉冲响应j(j)单位脉冲响应:j(j)单位脉冲响应:T=0.1s时T=0.4s时(2)各种离散化方法:a.离散化后的j(j)1、一阶向后差分:T=0.1s时j(j)=0.2857j j−0.7143T=0.4s时j(j)=0.6154j j−0.38462、一阶向前差分:T=0.1s时D(z)=0.4j−0.6T=0.4s时D(z)=1.6j+0.63、零极点匹配T=0.1s时D(z)=0.1648(j+1) j−0.6703T=0.4s时D(z)=0.3991(j+1) j−0.20194、Tustin变换T=0.1s时D(z)=0.1667(j+1) j−0.6667T=0.4s时D(z)=0.4444(j+1) j−0.11115、预修正的Tustin变换(设关键频率=4)T=0.1s时D(z)=0.1685(j+1) j−0.6629T=0.4s时D(z)=0.5073(j+1) j+0.0146b.D(z)的零极点1、一阶向后差分2、一阶向前差分3、零极点匹配4、Tustin变换5、预修正的Tustin变换(设关键频率=4)c.j(jj)和j(j jjj)幅频相频特性曲线1、一阶向后差分T=0.1s时T=0.4s时2、一阶向前差分T=0.1s时T=0.4s时3、零极点匹配T=0.1s时T=0.4s时4、Tustin变换T=0.1s时T=0.4s时5、预修正的Tustin变换(设关键频率=4)T=0.1s时T=0.4s时d.j(j)和j(j)单位脉冲响应1、一阶向后差分T=0.1s时T=0.4s时2、一阶向前差分T=0.1s时T=0.4s时3、零极点匹配T=0.1s时T=0.4s时4、Tustin变换T=0.1s时T=0.4s时5、预修正的Tustin变换(设关键频率=4)T=0.1s时T=0.4s时二、实验结果分析和总结:在本题中,当采样周期T=0.4s时所有离散方法的都会出现频率混叠现象,使得采样信号失真。

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数字PID调节器仿真课程名称:计算机控制技术学院:电子信息与电气工程学部专业:班级:学号:姓名:数字PID调节器特性计算机仿真一、仿真目的:深入理解数字PID调节器的特点,加深理解调节器参数对系统的作用和影响,深入理解PID参数整定的“凑试法”。

二、仿真系统算法:1、初始条件:初值y(0)=0;e(0);计算初值u(k-1)=0;e(k-1)=e(k-2)=0;2、给定值:r(k)为单位阶跃输入r(0)=1=r(1)=……=r(k);3、计算步骤:e(k)=r(k)-y(k-1)Δu(k)=q0e(k)+q1e(k-1)+q2e(k-2);其中: q0=Kp(1+T/TI+TD/T);q1=-Kp(1+2TD/T);q2=Kp*TD/T.当前输出:Y(Z) U(Z)=G1(Z)=b1∗z−1+b2∗z−21+a1∗z−1+a2∗z−2转换为差分方程:Y(k)=b1*u(k-1)+b2*u(k-2)-a1*y(k-1)-a2*y(k-2);4、结构图:三、 仿真系统的被控对象:1、二阶振荡环节221122111)(----+++=z a z a z b z b z G 采样周期:T=2S参数:a1 =-1.5,a2 =0.7,b1 =1.0,b2 =0.5 22(G 参数: a1=-1.68364,a2 =0.70469,b1 =-0.07289,b2 =0.09394 3、具有低通特性和纯滞后的过程dz z a z a z a z b z b z b b z G -------++++++=*1)(33221133221103采样周期:T=1S参数:d=4,a1 =-2.48824,a2 =2.05387,a3 =-0.56203,b0 =0, b1 =0.00462,b2=0.00169,b3 =-0.00273,四、 凑试法参数整定过程1、 二阶振荡环节Ⅰ程序T=2;Kp=?;Ti=?;Td=?; q0=Kp*[1+T/Ti+Td/T]; q1=-Kp*[1+2*Td/T]; q2= Kp*Td/T;a1=-1.5;a2=0.7; b1=1;b2=0.5; r=ones(1,100); e=zeros(1,100); u=zeros(1,100); y=zeros(1,100); du=zeros(1,100); for k=3 :1:100e(1,k)=r(1,k)-y(1,k-1);du(1,k)=q0*e(1,k)+q1*e(1,k-1)+q2*e(1,k-2); u(1,k)=u(1,k-1)+du(1,k);y(1,k)=-a1*y(1,k-1)-a2*y(1,k-2)+b1*u(1,k-1)+b2*u(1,k-2); end t=(1:100);subplot(2,1,1);%y~tplot(t,y);xlabel('t');ylabel('y');grid ;%title('y(k)');subplot(2,1,2);%u~tplot(t,u);xlabel('t');ylabel('u');grid ;%title('u(k)');%**************************************tl=length(t);yss=y(tl);[yp,tp]=max(y);max_overshoot=(yp-yss)/yss%百分比超调量%**************************************tr=1;while y(tr)<yss;tr=tr+1;endrise_time=(tr-1)*T%上升时间%**************************************pack_time=(tp-1)*T%峰值时间%**************************************ts=length(t);while y(ts)>0.98*yss & y(ts)<1.02*yss;ts=ts-1;endsettling_time=(ts-1)*T%调整时间Ⅱ参数选择及过程图像凑试法:先比例:临界振荡KP=0.0394920故取kp=0.8*KP=0.0316再积分Kp=0.0316,Ti=3时效果不理想需加入微分Kp=0.0316,Ti=4,Td=0.12Ⅲ仿真数据Y(k):U(K)2、具有非最小相位特性的过程Ⅰ程序T=1;Kp=?;Ti=?;Td=?;q0=Kp*[1+T/Ti+Td/T];q1=-Kp*[1+2*Td/T];q2= Kp*Td/T;a1=-1.5;a2=0.7; b1=1;b2=0.5;r=ones(1,100);e=zeros(1,100);u=zeros(1,100);y=zeros(1,100);du=zeros(1,100);for k=3 :1:100e(1,k)=r(1,k)-y(1,k-1);du(1,k)=q0*e(1,k)+q1*e(1,k-1)+q2*e(1,k-2);u(1,k)=u(1,k-1)+du(1,k);y(1,k)=-a1*y(1,k-1)-a2*y(1,k-2)+b1*u(1,k-1)+b2*u(1,k-2);endt=(1:100);subplot(2,1,1);%y~tplot(t,y);xlabel('t');ylabel('y');grid ;%title('y(k)');subplot(2,1,2);%u~tplot(t,u);xlabel('t');ylabel('u');grid ;%title('u(k)');%**************************************tl=length(t);yss=y(tl);[yp,tp]=max(y);max_overshoot=(yp-yss)/yss%百分比超调量%**************************************tr=1;while y(tr)<yss;tr=tr+1;endrise_time=(tr-1)*T%上升时间%**************************************pack_time=(tp-1)*T%峰值时间%**************************************ts=length(t);while y(ts)>0.98*yss & y(ts)<1.02*yss;ts=ts-1;endsettling_time=(ts-1)*T%调整时间Ⅱ参数选择及过程图像凑试法:先比例:临界振荡KP=0.117故取kp=0.8*KP=0.0936再积分Kp=0.0936,Ti=8时效果不理想需加入微分Kp=0.96,Ti=18,Td=0.56Ⅲ仿真数据Y(k):U(K)3、具有低通特性和纯滞后的过程Ⅰ程序T=1;Kp=?;Ti=?;Td=?;q0=Kp*[1+T/Ti+Td/T];q1=-Kp*[1+2*Td/T];q2= Kp*Td/T;a1=-2.48824;a2=2.05387;a3=-0.56203;b1=0.00462;b2=0.00169;b3=-0.00273;r=ones(1,100);e=zeros(1,100);u=zeros(1,100);y=zeros(1,100);du=zeros(1,100);for k=8 :1:100e(1,k)=r(1,k)-y(1,k-1);du(1,k)=q0*e(1,k)+q1*e(1,k-1)+q2*e(1,k-2);u(1,k)=u(1,k-1)+du(1,k);y(1,k)=-a1*y(1,k-1)-a2*y(1,k-2)-a3*y(1,k-3)+b1*u(1,k-5)+b2*u(1,k-6)+b3*u(k-7);endt=(1:100);subplot(2,1,1);%y~tplot(t,y);xlabel('t');ylabel('y');grid ;%title('y(k)');subplot(2,1,2);%u~tplot(t,u);xlabel('t');ylabel('u');grid ;%title('u(k)');%**************************************tl=length(t);yss=y(tl);[yp,tp]=max(y);max_overshoot=(yp-yss)/yss%百分比超调量%**************************************tr=1;while y(tr)<yss;tr=tr+1;endrise_time=(tr-1)*T%上升时间%**************************************pack_time=(tp-1)*T%峰值时间%**************************************ts=length(t);while y(ts)>0.98*yss & y(ts)<1.02*yss;ts=ts-1;endsettling_time=(ts-1)*T%调整时间Ⅱ参数选择及过程图像凑试法:先比例:临界振荡KP=0.10故取kp=0.8*KP=0.08再积分Kp=0.08,Ti=8时效果不理想需加入微分Kp=0.5;Ti=13;Td=0.1Ⅲ仿真数据Y(k):U(K)五、问题讨论在后两个被控对象的仿真过程中,若严格按照凑试法原则,先临界振荡的KP的0.8倍,再添加积分,微分环节,调节器的调节效果不好,还需大幅度调节kp,ti,td,所以凑试法的第一步操作是否必要?六、心得体会PID调节器的仿真,给我们以更直观更明确的体验,掌握了PID控制规律及控制器的实现,同时对MATLAB的运用也更加熟练。

通过编制程序,调试仿真,掌握了PID调节器凑试法参数整定方法。

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