计算机控制技术实验1
计算机控制实验-PPT幻灯片PPT
实验二 数字PID控制系统设计与仿真
title Scope setup —— parameters
实验二 数字PID控制系统设计与仿真
title
运行程序在workspace 可看到y_data,双击 y_data见右图飞升特性数据
实验二 数字PID控制系统设计与仿真
title
根据以下公式计算PID参数
比较不同方法设计的数字滤波器的特性
实验一 数字滤波器的设计
实验内容
1、用六种方法设计数字滤波器
设模拟滤波器传递函数模型为：
D(s) a sa
实验内容
分别用六种方法求数字滤波器传函D(z)中各系数
填入表1
D(z) b0 b1z1 1a1z1
实验内容
数字滤波器输入输出关系为
y ( k ) a 1 y ( k 1 ) b 0 x ( k ) b 1 x ( k 1 )
实验一 数字滤波器的设计
MATLAB实验例程：
双线性方法求取最大值
u_hz=input(‘\nU_HZ’); %输入信号频率 for Q=-179:180 i=0:399; u=sin(2*pi*u_hz*i/3+Q/180*pi); y(1)=0; for i=2:400 y(i)=19*y(i-1)/21+1/21*(u(i)+u(i-1)); %换不同算法 end Y(Q+180)=max(y); end YY=max(Y) %信号采集的最大幅值 QQ=find(Y==YY)-180 %最大幅值对应的相角度数
内容2
用高桥法整定PID参数 ，用SIMULINK编 写系统仿真程序
内容3
分别采用增量和全量方法进展系统仿真， 调整参数，到达较好的控制效果
THKKL-6型 《计算机控制技术》实验指导书
目录第一部分使用说明书 (1)第一章系统概述 (1)第二章硬件的组成及使用 (2)第二部分实验指导书 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
第二章计算机控制技术基础实验 (5)实验一A/D与D/A转换 (5)实验二数字滤波器 (7)实验三离散化方法研究 (9)实验四数字PID调节器算法的研究 (13)实验五串级控制算法的研究 (17)实验六解耦控制算法的研究 (20)实验七最少拍控制算法研究 (24)实验八具有纯滞后系统的大林控制 (27)实验九线性离散系统的全状态反馈控制 (30)实验十模糊控制系统 (33)实验十一具有单神经元控制器的控制系统 (36)实验十二二次型状态调节器 (40)实验十三单闭环直流调速系统 (43)实验十四步进电机转速控制系统 (46)实验十五单闭环温度恒值控制系统 (48)附录上位机软件使用流程 (50)第一部分使用说明书第一章系统概述“THKKL-6”型控制理论及计算机控制技术实验箱是我公司结合教学和实践的需要而进行精心设计的实验系统。
适用于高校的控制原理、计算机控制技术等课程的实验教学。
该实验箱具有实验功能全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。
实验箱的硬件部分主要由直流稳压电源、低频信号发生器、阶跃信号发生器、交/直流数字电压表、电阻测量单元、示波器接口、CPU（51单片机）模块、单片机接口、步进电机单元、直流电机单元、温度控制单元、通用单元电路、电位器组等单元组成。
数据采集部分采用USB2.0接口，它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机USB通讯口上，有4路单端A/D模拟量输入，转换精度为12位；2路D/A模拟量输出，转换精度为12位；上位机软件则集中了虚拟示波器、信号发生器、Bode图等多种功能于一体。
TD-ACC实验教程
1. 系统构成及特点
教学实验系统主要由控制计算机、开放式的模拟实验平台及一组先进的虚拟仪器构成。 1．控制计算机 (1) 由 8088 CPU、存贮器及相应的接口电路构成控制计算机。该控制计算机通过 RS－ 232C 串口与 PC 微机相连，在 PC 微机上进行控制实验程序的开发及调试。 (2) 专门为控制计算机配备了 C 及汇编源码级集成开发环境，功能强大。具有单步、跳 过、断点、连续、变量跟踪等调试功能。 2．开放式的模拟实验平台：包括各种信号源、模拟对象、实际对象和过程通道等单元。 各单元之间的连接以及单元内的元件的选择可由用户以多种方式自行操作，从而极大地提高 了学生的实验设计和动手能力，避免了单纯验证式实验。实验平台上也安排了直流电机、步 进电机、温控单元这样的一些真实对象，使得学生不仅仅停留在对模拟对象的实验研究上， 也可以开展对真实对象的控制实验研究。其具体构成如下： (1) 信号源
1 Uo(S) TS
图 1.1－3
(2) 传递函数： Uo(S) = 1 Ui(S) TS
计算机控制技术实训报告
一、实训背景随着科学技术的不断发展，计算机技术在各个领域的应用日益广泛。
计算机控制技术作为自动化领域的重要组成部分，其研究与应用对于提高生产效率、降低成本、改善产品品质等方面具有重要意义。
为了使学生深入了解计算机控制技术，提高动手能力，本实训课程以计算机控制技术为核心，通过实际操作，使学生掌握计算机控制系统的设计、调试和实施方法。
二、实训目的1. 理解计算机控制系统的基本原理和组成；2. 掌握计算机控制系统的设计方法；3. 熟悉计算机控制系统的调试与实施；4. 培养学生团队合作精神和创新意识。
三、实训内容1. 计算机控制系统的基本组成计算机控制系统主要由以下几个部分组成：（1）被控对象：被控对象是指需要通过计算机控制系统进行控制的设备或过程。
（2）传感器：传感器用于将物理量转换为电信号，以便计算机控制系统进行处理。
（3）控制器：控制器是计算机控制系统的核心，负责接收传感器输入信号，根据预设的控制策略进行计算，并输出控制信号。
（4）执行器：执行器根据控制器输出的控制信号，实现对被控对象的调节。
（5）人机界面：人机界面用于人与计算机控制系统之间的交互，包括操作面板、显示器等。
2. 计算机控制系统的设计方法计算机控制系统的设计主要包括以下几个步骤：（1）系统分析：分析被控对象的特点和需求，确定控制目标。
（2）系统建模：根据被控对象的特点，建立数学模型。
（3）控制器设计：根据数学模型和控制目标，选择合适的控制器类型，并进行参数整定。
（4）系统仿真：在计算机上对控制系统进行仿真，验证系统性能。
（5）系统实施：根据仿真结果，对实际控制系统进行调整和优化。
3. 计算机控制系统的调试与实施计算机控制系统的调试主要包括以下几个方面：（1）硬件调试：检查硬件设备是否正常，包括传感器、控制器、执行器等。
（2）软件调试：检查控制算法是否正确，参数是否合理。
（3）系统联调：将硬件和软件结合起来，进行系统联调，验证系统性能。
计算机控制技术01-“计算机控制技术”实验教程(含全部指导书)_版权_北京交通大学
numg=[0.1 0.03 −0.07]; deng=[1 −2.7 2.42 −0.72]; g=tf(numg,deng,−1) get(g); [nn, dd]=tfdata(g,'v') [zz,pp,kk]=zpkdata(g,'v') %Unite circle region with distrbuting zeros points and poles points hold on pzmap(g), hold off axis equal
序列进行传递，而对象模型部分则以连续的信号方式进行传递，它们之间需要通过采样(A/D) 和保持(D/A)环节进行信号转换，并且在这个信号的转换过程中，要符合采样(Shannon)定理。 离散时间系统模型描述方法有差分方程、Z 传递函数和零极点增益等多种形式，最典型的连 续时间系统模型有微分方程、拉普拉斯传递函数等，它们之间能够相互转换。每一种模型都
F(z) 逆 变 换 得 到 的 离 散 点 序 列 为
f (k) = k ⋅ bk−1 。
自动控制原理实验(1)
实验一 典型环节的电路模拟一、实验目的1．熟悉THKKL-5型 控制理论·计算机控制技术实验箱及“THKKL-5”软件的使用； 2．熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。
二、实验设备1．THKKL-5型 控制理论·计算机控制技术实验箱；2．PC 机一台(含“THKKL-5”软件)、USB 数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB 接口线。
三、实验内容1．设计并组建各典型环节的模拟电路；2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响。
四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。
熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析十分有益。
本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，其原理框图 如图1-1所示。
图中Z 1和Z 2表示由R 、C 构成的复数阻抗。
1．比例（P ）环节比例环节的特点是输出不失真、不延迟、成比例地复现输出信号的变化。
图1-1 它的传递函数与方框图分别为：KS U S U S G i O ==)()()(当U i (S)输入端输入一个单位阶跃信号，且比例系数为K 时的响应曲线如图1-2所示。
2．积分（I ）环节 图1-2积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。
它的传递函数与方框图分别为：设U i (S)为一单位阶跃信号，当积分系数为T 时的响应曲线如图1-3所示。
TsS U S Us G i O1)()()(==图1-33．比例积分(PI)环节比例积分环节的传递函数与方框图分别为：)11(11)()()(21211212CSR R R CSR R R CSR CS R S U S U s G i O +=+=+==其中T=R 2C ，K=R 2/R 1设U i (S)为一单位阶跃信号，图1-4示出了比例系数(K)为1、积分系数为T 时的PI 输出响应曲线。
计算机控制技术实验报告
计算机控制技术实验报告实验一系统认识及程序调试练习实验目的1．掌握TD-ACC+实验教学系统联机软件中的各菜单功能，熟练掌握其中的程序编辑、编译、链接、加载及调试方法。
2．了解TD-ACC+实验教学系统的系统资源及硬件操作环境。
实验设备PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套实验内容1．阅读“第一部分i386EX 系统板介绍”，了解TD-ACC+实验教学系统的构成；2．读懂实验程序，对实验程序进行编辑、编译、链接、加载及调试练习。
实验原理调试下列程序：在显示器上显示一行26个英文字母，换行后重复进行。
第一种实现方法：显示两行字母之间的延时时间采用软件延时方式。
实验程序1（采用软件延时方式）CODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV CX,001AH ；显示字符个数（26）→CXMOV AH, 01MOV AL, 13INT 10H ；显示换行CALL DELAY ；调用延时子程序MOV AL,41H ；送字符‘A’的ASCⅡ码AGAIN: MOV AH,01 ；显示一个字符INT 10HINC AL ；下一显示字符的ASCⅡ码LOOP AGAIN ；连续显示26个字母JMP START ；重复进行DELAY: PUSH CX ；延时子程序MOV CX,0FFFFH DEL1: PUSH AX POP AX LOOP DEL1POP CX RET CODE ENDSEND START第二种实现方法：显示两行字母之间的间隔时间用内部定时器8254进行控制，时间到由定时器的OUT 端发出脉冲信号到中断控制器8259的中断信号输入端，向CPU 请求中断，在中断程序中完成显示一行字母的功能。
硬件接线如图1-1，用排线将i386内部1#定时器输出OUT1连接到8259的一个中断请求端IRQ7。
8254与8253类似，它们的编程方式是兼容的，其控制字格式如下：SC 1 SC 0——所选计数器 0 0 计数器0 0 1 计数器1 1 0 计数器2 1 1 无意义 RW 1 RW 0——读/写格式 0 0 锁定当前计数值（供CPU 读取） 0 1 只读/写低8位 1 0 只读/写高8位 1 1 先读/写低8位，后读/写高8位M 2 M 1M 0——工作方式选择 0 0 0 方式0 0 0 1 方式1 X 1 0 方式2 X 1 1 方式3 1 0 0 方式4 1 0 1 方式5 BCD ——计数格式 0 计数器按二进制格式计数 1 计数器按BCD 码格式计数实验程序2（采用定时中断方式） CODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV AX,OFFSET IRQ7；填写8259的7号中断矢量入口地址的偏移量 MOV SI,003CH ；填写8259中断7的中段矢量 MOV [SI],AX ；填偏移量矢量 MOV AX,CS ；填写8259中断矢量入口地址的段地址 MOV SI,003EH ；填写7号中断段地址矢量 MOV [SI],AXCLI ；关系统总中断 CALL SYSINTI ；调用系统初始化子程序 MOV DX,0F043H MOV AL,076H ；初始化1＃定时器 OUT DX,ALMOV DX,0F041H图1-1MOV AL,10H ；定时10ms时间常数低8位OUT DX,AL ；写1#定时器定时常数的低字节MOV X,0F041HMOV AL,27H ；定时10ms时间常数高8位OUT DX,AL ；写1#定时器定时常数的高字节MOV BX,64HMOV AH, 01MOV AL, 13INT 10H ；显示换行AGAIN: STI ；打开系统总中断HLT ；停机等待直到有中断产生JMP AGAIN ；继续IRQ7: DEC BXJNZ FINISHMOV BX,64HMOV CX,001AHMOV AL,41HAGAIN1: MOV AH,01INT 10HINC ALLOOP AGAIN1MOV AH, 01MOV AL, 13INT 10HFINISH: MOV AL,20H ；中断结束OUT 20H,ALIRET ；中断返回SYSINTI: MOV AX,8000H ；系统初始化子程序（已保存在机器中）OUT 23H,AL ；扩展IO使能XCHG AL,AHOUT 22H,ALOUT 22H,AXMOV DX,0F822H ；初始化管脚配置P2CFG，配置CS0#MOV AL,70HOUT DX,ALMOV DX,0F824H ；初始化管脚配置P3CFG,配置主片IRQ7MOV AL,0B2HOUT DX,ALMOV DX,0F832H ；初始化管脚配置INTCFGMOV AL,0AHOUT DX,ALMOV DX,0F834H ；初始化管脚配置TMRCFGMOV AL,15H ；将GATE1接VCCOUT DX,ALMOV AL,11H ；初始化主片8259OUT 20H,ALMOV AL,08HOUT 21H,ALMOV AL,04HOUT 21H,ALMOV AL,01HOUT 21H,ALMOV AL,6FH ；写主片8259的中断屏蔽字，允许主片的IRQ7(用OUT 21H,AL 户程序使用)和IRQ4(系统通讯用)MOV AL,11H ；初始化从片8259OUT 0A0H,ALMOV AL,30HOUT 0A1H,ALMOV AL,02HOUT 0A1H,ALMOV AL,01HOUT 0A1H,ALMOV AL,0FFHOUT 0A1H,ALRETCODE ENDSEND START实验步骤1．打开微机及实验系统电源。
计算机控制技术试验教学大纲
（2）分别观察和分析在 P、PI、PD 和 PID 作用下系统的响应 实验四：模数转换
1、实验目的 掌握模数转换的基本原理和编程方法。
2、方法原理 用 C 语言或汇编语言编写相应控制程序。
3、主要实验仪器及材料 微机、MFID 多功能接口实验箱、万用表
4、实验内容
输入大小不同的模似信号，启动 A/D 转换，观察输出的数字量，并对比实 际值与理论值，分析误差产生的原因。 实验五：数模转换
２
３２
１２
436419
２
３２
１２
三、实验项目与类型：
序 实验项目
号
1
典型环节的模拟研
究
2 采样与保持
3 数字 PID 控制
4 模数转换
5 数模转换ຫໍສະໝຸດ RS-485 标准半双工 6 中断方式异步串行 2 √
通信
7 直流电机闭环调速 ４
8 步进电机调速实验 ４
9 温度闭环控制实验 ４
四、实验教学内容 实验一：典型环节的模拟研究
1、实验目的
掌握数模转换的原理与方法。
2、方法原理 用 C 语言或汇编语言编写相应控制程序。
3、主要实验仪器及材料 微机、MFID 多功能接口实验箱、示波器
4、实验内容
编写一个输出三角波或锯齿波的程序，启动 D/A 转换，在示波器上观察输 出波形。 实验六：RS-485 标准半双工中断方式异步串行通信
1、实验目的
学习 RS-485 标准的串行接口电路组成原理以及中断方式串行通信程序设计 方法。
2、方法原理
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电通，力1根保过据护管生高线产中0不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置，机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资2负料2，荷试而下卷且高总可中体保资配障料置2试时32卷，3各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并25工且52作尽22下可护都能1关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资；中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整，高核或中对者资定对料值某试，些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位，卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置，地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中，案资要，料求编试技5写、卷术重电保交要气护底设设装。备备置管4高调、动线中试电作敷资高气，设料中课并技3试资件且、术卷料中拒管试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术，技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式；资，对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资，件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调，并试合且技理进术利行，用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活：。。在对对分于于线调差盒试动处过保，程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试，题技应，术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进，变行需压隔要器开在组处事在理前发；掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时，、，强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试，卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用，关高要技中进术资行资料检料试查，卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
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微机控制技术实验实验一采样与保持（一）、采样实验一．实验目的了解模拟信号到计算机控制的离散信号的转换—采样过程。
二．实验内容及步骤采样实验框图如图4-3-1所示。
本实验将通过模/数转换模块以一定的采样周期对B9单元产生的正弦波信号采样，送虚拟示波器显示，观察在不同采样周期下，比较输入及输出的波形（失真程度）。
图4-3-1 采样实验框图实验步骤：（1）将正弦波信号发生器单元（B6）中开关置于‘0.1~1Hz’档，输出正弦波为SIN测孔。
（2）函数信号发生器单元（B5）的S1置‘阶跃’档（最顶端），S2置到‘2－60mS’档。
（3（4）运行、观察、记录：①先运行LABACT程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观察和调整系统输入信号，调节正弦波信号发生器B6单元的调频和调幅电位器（正弦波的幅度为2V，频率为0.5Hz）。
②调节函数信号发生器（B5）单元中的调宽电位器使采样周期信号频率达到最大（约78Hz）③再运行LABACT程序，选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择采样实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，即可选用本实验配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形调节函数信号发生器（B5）单元中的调宽电位器，慢慢降低采样周期信号频率，直到虚拟示波器显示的正弦波严重失真，记录下此时的采样周期。
（二）采样/保持器实验一．实验要求1. 了解判断采样/保持控制系统稳定性的充要条件。
2．了解采样周期T对系统的稳定性的影响。
3．掌握控制系统处于临界稳定状态时的采样周期T 的计算。
4．观察和分析采样/保持控制系统在不同采样周期T 时的瞬态响应曲线。
二．实验内容及步骤本实验用于观察和分析在离散控制系统中采样周期T 对系统的稳定性的影响。
采样控制系统稳定的充要条件是：系统特征方程的根必须在Z 平面的单位圆内，特征方程式的根与采样周期T 有关，只要特征根的模均小于1，则系统稳定。
若要求图4-3-2所示的闭环采样/保持控制系统实验构成电路特征根的模小于1，须：150242522<----eeTTT 得：采样周期T<0.04S 。
图4-3-2 闭环采样/保持控制系统实验构成电路闭环采样系统实验中被控对象由积分环节（A3单元）与惯性环节（A5单元）构成。
本实验将函数发生器（B5）单元作为信号发生器， OUT 输出施加于被测系统的输入端Ui ，观察OUT 从0V 阶跃+2.5V 时，被测系统的在不同的采样周期T 时对系统的稳定性的影响积分环节（A3单元）的积分时间常数Ti=R 1*C 1=0.1S ，惯性环节（A5单元）的惯性时间常数 T=R 2*C 2=0.5S ，增益K=R2/R3=5。
实验步骤：注：‘S ST ’用‘短路套’短接!（1）将函数发生器（B5）单元的输出（OUT ）作为系统输入R 。
将B5单元的S1置‘阶跃’档（最顶端），置S2‘0.2-6S ’档。
（2）构造模拟电路：按图4-3-2安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：① 先运行LABACT 程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W ）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观察和调整系统输入信号，调节B5单元的调幅电位器使OUT 输出电压为2.5V ，调节调宽电位器使OUT 正输出宽度>6秒。
② 运行LABACT 程序，选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择采样/保持实验项目，再选择开始实验，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，运行实验程序，使用虚拟示波器CH1通道观察A5单元输出OUT （C ）的波形。
③ 该实验的显示界面的采样周期T （界面右上角）可由用户点击“停止”键后，在界面上直接修改，以期获得理想的实验结果，改变这些参数后，只要再次点击“开始”键，即可使实验机按照新的控制参数运行。
④ 采样周期T 设定为10ms 、30ms 和 50ms ，使用虚拟示波器CH1通道观察A5单元输出OUT （C ）的波形，观察记录波形，并判断其稳定性。
采样周期为⑤ 改变积分环节时间常数 （惯性时间常数T=0.2，惯性环节增益K=2，积分时间常数Ti =0.1S ）观察相应实验现象。
记录波形，并判断其稳定性，在表4-3-2中填入给此次的各参数与结果。
实验二 标准PID 控制算法一．实验要求1. 了解和掌握连续控制系统的PID 控制算法的模拟表达式（微分方程）。
2. 观察和分析在标准PID 控制系统中，P.I.D 参数对输出波形的影响。
3.了解和掌握本实验机的PID 控制算法中的特殊使用二．实验内容及步骤本实验用于观察和分析输入为阶跃信号时被测系统的PID 控制特性。
它把输入信号离散化，用数字形式的差分方程代替连续系统的微分方程，对它进行处理和控制。
离散化的PID 位置控制算式表达式为：)]1()([)()()(0--++=∑=k E k E TT Kj e T TK k E K k p dp kj ipP 式中：微分系数。
积分系数；--=--=P d d P i i K TTK K T T K 其中K P ：调节器的比例系数； i T ：调节器的积分时间常数； d T ：调节器的微分时间常数；Kp 系数不可过小，因为这会使计算机控制输出也较小，从而使系统量化误差变大，甚至有时控制器根本无输出而形成死区。
这时可将模拟电路开环增益适当减小，而使Kp 系数变大。
数字PID 控制实验构成如图4-5-1所示。
其被控对象由二个惯性环节（A3和A6单元）组成，惯性环节（A3单元）的惯性时间常数Ti=0.3S ，增益K=10 惯性环节（A6单元）的惯性时间常数 T=0.1S ，增益K=2。
实验步骤：注：将‘S ST ’用‘短路套’短接!（1）将函数发生器（B5）单元的输出（OUT ）作为系统输入R 。
(连续的正输出宽度足够大的阶跃信号)将该单元的S1置‘阶跃’档（最顶端），置S2‘0.2-6S ’档。
（2）构造模拟电路：按图4-5-1安置短路套及测孔联线，表如下。
（a ）安置短路套 （b ）测孔联线（3）运行、观察、记录：① 先运行LABACT 程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W ）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观察和调整系统输入信号，调节B5单元的调幅电位器使OUT 输出电压< 2.5V ，调节调宽电位器使OUT 正输出宽度 >2秒。
② 运行LABACT 程序，选择微机控制菜单下的数字PID 控制实验下的标准PID 控制选项，再选择开始实验，会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，运行实验程序。
③ 在程序运行中，随时可修改控制系数PID ，然后点击发送，无须点击停止；只有在需观察实验结果时，才需点击停止。
④ 该实验的显示界面中采样周期T （1~99）x 5mS ，“控制系数”栏的比例系数Kp（0.00~2.00）、调节器的积分时间常数Ti （1~199mS ）、调节器的微分时间常数Td （0~200mS ）；均可由用户在界面上直接修改，以期获得理想的实验结果。
改变Kp 、Ti 、Td 这些参数后，只要再次点击“发送”键，即可使实验机按照新的控制参数运行。
注：该实验的显示界面 “控制系数”栏的积分时间常数Ti ，不能随意改成200ms ，这将取消积分控制，变为PD 控制。
（详见PID 控制算法特殊使用）图4-5-1 数字PID 控制实验构成⑤ 该实验的显示界面的采样周期T （界面右上角）可由用户点击“停止”键后，在界面上直接修改，以期获得理想的实验结果，改变这些参数后，只要再次点击“开始”键，即可使实验机按照新的控制参数运行。
⑥ 该实验的显示界面中已设定采样周期T=4*5mS=20mS ，“控制系数”栏的Kp 、Ki 、Kd已设定：Kp=0.60 ，Ti =100mS ，Td=30mS⑦ 运行程序，用示波器观察输出C ，如果现象不明显则可以调节A7单元中的可变电阻和函数发生器（B5）中的调宽调幅。
⑧ 记录Kp 、Ti 、Td 、M P 、ts 、参数，在表4-5-1中填入给此次的各参数与结果。
表4-5-1PID 控制算法特殊使用1) PD 控制算法：在积分时间常数i T 栏中，i T 被设定为200 mS 时，离散化的PID位置控制算式表达式中∑=kj ipj e T TK 0)(项被置为零，该实验即变为PD 控制算法。
2) PI 控制算法：在微分时间常数d T 栏中，d T 被设定为0 mS 时，离散化的PID位置控制算式表达式中)]1()([--k E k E TT K dp 项为零，该实验即变为PI 控制算法。
3) P 控制算法：设定积分时间常数i T 为200 mS ，微分时间常数d T 为0 mS 时，该实验即变为P 控制算法。
实验三控制系统实验一、直流电机闭环调速一．实验要求1．巩固闭环控制系统的基本概念。
2．了解闭环控制系统中反馈量的引入方法。
3．掌握PID算法数字化的方法和编程。
二．实验原理根据实验要求，即调速速率（上升时间）、超调量、调节时间及误差，选择P I D控制参数，实现直流电机闭环调速控制，观察调速控制曲线。
直流电机闭环调速系统原理框图见图5-1-1。
图5-1-1 直流电机闭环调速系统原理框图当给定直流电机转速U(R)接入后（即在速度示波器的界面上设置‘目标值’），与当前转速值U（t）（光电测速机构的脉冲数）相比较，其差值e（t）在计算机中进行PID计算，解算成P（t），经数/模转换器（B2）驱动直流电机，改变电机转速，达到直流电机闭环调速控制。
三．实验内容及步骤（1）实验联线：开关拨向ON。
扩展平台的连接要正确。
（2）运行、观察、记录：①运行LABACT程序，选择控制系统菜单下的直流电机闭环调速实验项目，就会弹出速度示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，然后再点击发送键，将运行；然后设定‘转速’参数和控制系数PID后，点击发送，即可实现直流电机的闭环调速。
②在程序运行中，随时可修改‘转速’参数和控制系数PID，然后点击发送，实现直流电机的闭环调速。
注：一旦点击停止后，再点击开始，必须再次点击‘发送’键，才能使实验机按照修改过的P.I.D控制参数运行；否则，实验机将按照初始设定的P.I.D控制参数运行。
③该实验的显示界面中“控制系数”栏的比例系数Kp（0.00~2.00）、调节器的积分时间TI （1~100mS）、调节器的微分时间TD（0~100mS）；均可由用户在界面上直接修改，以获得理想的实验结果。