计算机控制实验指导书

1、精选优质文档-倾情为你奉上西北工业大学航天学院计算机控制实验指导书（2006 2007 学年第 2学期）实 验 人： 李勃 实验班级： 指导老师： 朱苏朋 成绩实验项目1：程序控制1. 实验目的通过上机实践操作，使学生能够直观理解课堂上所讲解的内容。学生在计算机上结合课程教学用Matlab语言、C语言编写软件实现四方向逐点比较法直线插补原理，培养学生的动手实践能力。2. 实验内容用Matlab语言或C语言编写软件实现四方向逐点比较法直线插补原理设计加工第一象限直线OP，起点为（0，0），终点为（6，4）。3. 实验原理四方向逐点比较法直线插补原理初始化F0xoy=1or4xoy=1or2+x方

2、向-x方向-y方向+y方向F=F-|ye|F=F+|xe|(|xi|+|yi|)(|xe|+|ye|)结束NY N N Y Y Y N4. 实验结果及分析M语言代码：%四方向逐点比较法直线等步长插补法clear;f=0;x=0;y=0;dxy=1;xe=6;ye=4;k=ye/xe;xx(1)=x;yy(1)=y;index=2;while(1) if(f>=0) if(xe>0) x=x+dxy; else x=x-dxy; end y=y; f=f-abs(ye); else if(ye>0) y=y+dxy; else y=y-dxy; end x=x; f=f+abs

3、(xe); end xx(index)=x; yy(index)=y; index=index+1; if(abs(x)+abs(y)>=(abs(xe)+abs(ye) break; endendif(xe>0) xxx=0:0.001:xe;else xxx=0:-0.001:xe;endyyy=k*xxx;if(xe>0) plot(xx,yy,'r->',xxx,yyy,'b');else plot(xx,yy,'r-<',xxx,yyy,'b');endgrid on;成绩实验项目2：不完全

4、微分的PID控制算法1. 实验目的通过上机实践操作，使学生能够直观理解课堂上所讲解的内容。学生在计算机上结合课程教学用Matlab语言或Simulink构建仿真模型实现不完全微分的PID控制算法，培养学生的动手实践能力。2. 实验内容用Matlab语言或Simulink构建仿真模型实现不完全微分的PID控制算法（例4.21）控制对象为，采样时间为20s，控制器输出限制在-10,10，仿真时间2000s；输入指令信号为阶越信号：r(k)=1，其中kp=0.3，ki=0.0055，kd=42；低通滤波器为，干扰信号加在对象的输出端，幅值为0.01分布均匀的随机信号。试采用不完全微分控制和标准PID

5、控制算法实现后，比较两种控制算法的输入/输出、控制量、偏差。3. 实验原理不完全微分的PID控制算法（位置式、增量式）标准的PID控制算法，对具有高频扰动的生产过程，微分作用的响应过于灵敏，容易引起控制过程震荡，降低调节品质。尤其是计算机对每个控制回路的输出时间是短暂的，而驱动执行机构又需要一定时间，如果输出较大，在短暂时间内，执行机构达不到应有的相应开度，会使输出失真。为了克服这一缺点，同时又要使微分作用有效，可以在PID控制算法中加入一个一阶惯性环节（低通滤波器），这就组成了不完全微分的PID控制器。其基本思想是：将过大的控制输出分几次执行，以避免出现饱和现象。U(s)U(s)E(s)PI

6、D4. 实验结果及分析位置式不完全微分的PID控制算法增量式不完全微分的PID控制算法 标准PID算法与不完全微分算法的偏差比较标准PID算法与不完全微分算法的控制量比较标准PID算法的输入/输出不完全微分算法的输入/输出实验项目3：微分先行的PID控制算法1. 实验目的通过上机实践操作，使学生能够直观理解课堂上所讲解的内容。学生在计算机上结合课程教学用Matlab语言或Simulink构建仿真模型实现微分先行的PID控制算法，培养学生的动手实践能力。2. 实验内容用Matlab语言或Simulink构建仿真模型实现微分先行的PID控制算法控制对象为，采样时间为20s，输入指令信号为带有高频干

7、扰的方波信号：r(t)=1.0sign(sin(0.0005t) +0.05sin(0.03t)，控制器输出限制在-10,10，仿真时间8000s；其中kp=0.32，ki=0.005，kd=14，=0.5。试用微分先行的PID控制算法和标准PID控制算法实现后，比较两种控制算法的输入/输出、控制量。3. 实验原理微分先行的PID控制算法其基本思想是：在标准PID控制算法中，只对输出量进行不完全微分，而对给定值不作微分。这样在给定值改变时，输出不会改变，而被控制量的变化通常是比较缓和的。这种算法适用于给定值频繁升降的场合，可以避免给定值升降时所引起的系统振荡，从而明显的改善系统的动态特性。UD(s)Y(s)U(s)E(s)