计算机控制系统实验报告

1、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 10047564722 20045124412 30042684325 40040234078 50037803664 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

2、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：模拟量数字量理论值实测值50043946110004094102000292307400097103-1000586614-40008799213、 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; 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： 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

3、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%Ts（ms）阶跃响应曲线KpKiKd10.021119%720见图3110.051325%800见图3-250.021444%1050见图3-350.05146.1%1900见图3-4I型系统:实验结果参数%Ts（ms）阶跃响应曲线KpKi

4、Kd10.02116.0%420见图3510.02236.4%606 见图3-630.02149.4%500 见图3-7 30.1156.4%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= 82° 穿越频率c=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

5、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。4、 总结： 由实验结果可知，比例控制能提高系统的动态响应速度，迅速反应误差，但比例控制不能消除稳态误差。Kp的加大，会引起系统的不稳定。积分控制的作用是消除稳态误差，因为只要系统存在误差

6、，积分作用就不断地积累，输出控制量以消除误差，知道偏差为零，积分作用就停止，但积分作用太强会使系统超调量加大，甚至使系统出现振荡。微分控制与偏差的变化率有关，它可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。实验四 ：数字滤波器实验实验报告：1、 画出所做实验的模拟图，结构图： 11需加入串联超前校正的开环系统电路及传递函数:（1）实验电路：图41 需加入串联超前校正的开环系统电路图(2) 系统开环传递函数：图42 系统开环结构图(3) 系统闭环结构图：图43 系统闭环结构图1.2需加入串联滞后校正的开环系统电路及传递函数:(1)

7、实验电路:图44 需加入串联滞后校正的开环系统电路图(2)系统开环传递函数: 图45 系统开环结构图(3)系统闭环结构图：图46 系统闭环结构图 2、 分析加数字滤波器前系统的稳定特性： 答：加数字滤波器前系统的稳定特性较差，输出波形不稳定。3、 从响应曲线中分析校正后的结果与理论分析比较： 答：从响应曲线中分析校正后的结果可知加入超前、之后校正环节后系统稳定性提高，输出波形稳定。实验五：炉温控制实验实验报告：1、 记录过渡过程为最满意时的Kp，Ki，Kd并画出其响应曲线： 改变参数设置，观测波形的变化，记入下表：性能指标占空比阶跃响应曲线%Tp（秒）Ts（秒）30如图5170%7.514.5

8、40如图5268%7.013.5 图5-1 占空比=30 图52 占空比=40 改变PID参数，观测波形的变化，记入下表：性能指标参数阶跃响应曲线%Tp（秒）Ts（秒）KpKiKd 10.520如图5325%69011500010.510如图5416.%8044120040.10.520如图5540%60451804510.0520如图566.7%52607023 图53 Ki=1 Kp=0.5 Kd=20 设置温度=60图54 Ki=1 Kp=0.5 Kd=10 设置温度=60图55 Ki=0.1 Kp=0.5 Kd=20 设置温度=60 图56 Ki=1 Kp=0.05 Kd=20 设置温

9、度=60综上所述：过渡过程最为满意时的Kp，Ki，Kd及响应曲线为： Ki=1 Kp=0.05 Kd=20 设置温度=602、 分析此情况下的超调量、响应时间及稳态误差： 答：由以上曲线可知：超调量=6.7% 响应时间=5260ms 稳态误差=5（由以上指标可知：此次结果令人满意，符合要求。）3、 总结一种对温度控制系统有效的选择Kp，Ki，Kd方法，以最快的速度获得满意的参数： 答：由实验数据分析可知：PID参数的设置的大小根据：一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是实验的经验。(1)、幅值震荡，比例大了出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；积分大了响应速度慢，偏差较小，但超调增大；微分可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，一般微分设置都比较小，而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间；I在180-240s之间；D在30以下。对于压力控制系统P在30-60%之间；I在30-90s之间；D在30以下。(2)本次实验的实验仪可能存在一些问题,经过与别人的数据对比,发现此数据里面总