计算机控制实验报告要求-4份实验报告.doc

实验一实验题目：采样与保持实验目的：1. 加深理解对连续时间信号采样时，采样周期的影响。2. 加深理解保持器对系统稳定性的影响。3. 掌握常用硬件的软件驱动方法。实验环境：DICE-AT2实验箱、万用表实验内容：1. 阅读并理解程序1-1、1-4、2-1、2-2。2. 观察计算机对连续时间系统采样后，采样周期对输出的波形的影响。3. 观察在计算机控制系统中，保持器及采样周期对系统稳定性的影响。实验步骤：一A/D实验1. 按照实验指导书图1-1连接实验电路；2. 汇编、连接并装入程序1-1；3. 启动程序，观察调试窗口显示的数据。二D/A实验4. 按照实验指导书图1-5连接实验电路；5. 汇编、连接并装入程序1-4；6. 启动程序，观察D/A输出的波形。三采样实验7. 按照实验指导书图2.1-2连接实验电路；8. 汇编、连接并装入程序2-1；9. 启动程序，并修改Tk，观察D/A输出的波形。四保持实验10. 按照实验指导书图2.2-3连接实验电路；11. 汇编、连接并装入程序2-2；12. 启动程序，并修改Tk，观察系统输出端C点的波形。实验数据记录：1. 分别画出采样实验中，采样周期为20ms、80ms时D/A端的波形。2. 根据保持器实验结果，填写表2.2-1。讨论：1. 香农采样定理在计算机控制系统中的作用。2. 保持器对系统稳定性的影响。实验二实验题目：微分与数字滤波实验目的：1. 加深理解微分正反馈对计算机控制系统动态性能的影响。2. 加深理解数字滤波在计算机控制系统中抑制噪声的作用。3. 学习常用计算机控制程序的编程方法。实验环境：DICE-AT2实验箱、万用表实验内容：1. 阅读并理解程序3-1、3-2、3-4、3-5。2. 观察在反馈通道加入微分环节系统后，微分环节对系统过渡过程的影响。3. 观察在A/D对含有噪声的信号采样，采用一阶惯性滤波及后，信号与噪声幅值的变化情况。4. 观察在A/D对含有噪声的信号采样，采用四点加权平均滤波后，信号与噪声幅值的变化情况。实验步骤：一微分与平滑1. 按照实验指导书图3.1-2连接实验电路；2. 汇编、连接并分别装入程序3-1、3-2、3-4、3-5；3. 修改程序中的判别标志，程序实现微分功能；4. 启动程序，并修改Tk，观察系统输出端C点的波形。二保持实验1. 按照实验指导书图3.2-3连接实验电路；2. 汇编、连接并分别装入程序3-1、3-2、3-4、3-5；3. 修改程序中的判别标志，程序实现数字滤波功能；4. 启动程序，并修改Tk，观察D/A输出端OUT的波形。实验数据记录：1. 分别画出微分与平滑实验中，不加微分正反馈与加入微分正反馈时，系统输出端的波形。2. 根据数字滤波实验结果，填写表3.2-2。讨论：1. 微分正反馈对系统动态性能的影响。2. 数字滤波对提高系统抗干扰能力的影响。实验三实验题目：直流电机闭环调速系统实验目的：1. 掌握PID控制器参数整定的方法。2. 加深理解闭环调速系统的工作原理。3. 掌握闭环系统控制器程序的编程方法。实验环境：DICE-AT2实验箱、万用表实验内容：1. 深刻理解实验程序4-1、exp1，并掌握其编程的方法。2. 观察采用比例控制规律调节系统时，比例时间常数对系统性能的影响。3. 采用临界比例度法，整定PID控制器的参数，并观察系统的动态特性。4. 掌握直流电机闭环调速系统的工作原理。5. 采用试凑法，整定PID控制器的参数，并观察系统的动态特性。6. 观察积分分离常数Ei取不同值时，系统动态性能的变化情况。实验步骤：1. 按照实验指导书图4-2连接实验电路；2. 汇编、连接并分别装入程序4-1；3. 修改程序中的参数Kp、Ki、Kd，使程序实现比例控制规律；4. 按照临界比例度法整定PID控制器的参数，观察系统输出端C点的波形；5. 按照试凑法再次整定PID控制器的参数，观察系统输出端C点的波形；6. 调整Ei的值，重复5 7，直至系统获得满意的性能。7. 按照实验指导书图9-1连接实验电路；8. 汇编、连接并分别装入程序exp1；9. 在内存中修改程序，使Kp = 1，Ki = 0，Kd = 0;10. 启动程序，观察系统输出端C点的波形；11. 按照试凑法整定PID参数的方法，依次整定程序中的参数Kp、Ki、Kd；12. 调整Ei的值，重复12 13，直至系统获得满意的性能。实验数据记录：1. 画出按照图4-2连接电路时，比例系数为1时，系统的阶跃响应曲线；2. 写出按照图4-2连接电路时，程序使用经过调试后，所得的最优PID参数及Ei值，并画出此时系统的阶跃响应曲线。3. 写出按照图9-1连接电路时，系统性能最优时的Kp，Ki，Kd值，并画出系统的此时的阶跃响应曲线；讨论：1. PID参数及Ei值对系统性能的影响。2. 对直流电动机调速的方法，写出整体方案。实验四实验题目：综合设计实验：最小拍控制系统实验目的：1. 加深理解最小拍控制系统的工作原理。2. 掌握最小拍有波纹控制器的设计及编程实现方法。3. 掌握最小拍无波纹控制器的设计及编程实现方法。实验环境：DICE-AT2实验箱、万用表实验内容：1. 深刻理解实验程序5-1，并掌握其编程的方法。2. 掌握最小拍有波纹控制器的设计方法。3. 掌握最小拍无波纹控制器的设计方法。4. 观察系统调节采用最小拍有波纹控制器时，系统的响应波形。5. 观察系统调节采用最小拍有波纹控制器时，系统的响应波形。6. 观察参数变化对最小拍控制系统性能的影响。实验步骤：1. 按照实验指导书图5.1-2连接实验电路；2. 准确测量各连续系统环节的参数；3. 设计针对阶跃输入的最小拍有波纹控制器脉冲传递函数D(z)；4. 修改、汇编、连接并装入程序5-1；5. 启动程序，观察系统输出端C点的波形；6. 对连续系统环节的参数作少许变化（改变R的值，约1%），启动程序，观察系统输出端C点的波形；7. 设计针对斜坡输入的最小拍无波纹控制器脉冲传递函数D(z)；8. 将设计的最小拍无波纹控制器的参数存入相应的存储单元；9. 启动程序，观察系统输出端C点的波形；10. 对连续系统环节的参数作少许变化（改变R的值，约1%），启动程序，观察系统输出端C点的波形。实验数据记