《计算机控制》实验报告
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 信号的采样与保持一、实验目的1．熟悉信号的采样和保持过程。
2．学习和掌握香农(采样)定理。
3．学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。
二、实验设备PC 机一台，TD-ACS 实验系统一套，i386EX 系统板一块。
三、实验原理香农（采样）定理：若对于一个具有有限频谱（max ωω<）的连续信号)(t f 进行采样，当采样频率满足max 2ωω≥s 时，则采样函数)(t f *能无失真地恢复到原来的连续信号)(t f 。
m ax ω为信号的最高频率，s ω为采样频率。
四．实验内容1．采样与保持编写程序，实现信号通过 A/D 转换器转换成数字量送到控制计算机，计算机再把数字量送到 D/A 转换器输出。
实验线路图如图2-1所示，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，其它线系统已连好。
图2-1 采样保持线路图控制计算机的“OUT1”表示386EX 内部1#定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259的“7”号中断，用作采样中断。
正弦波单元的“OUT ”端输出周期性的正弦波信号，通过模数转换单元的“IN7”端输入,系统用定时器作为基准时钟（初始化为10ms ），定时采集“IN7”端的信号，转换结束产生采样中断，在中断服务程序中读入转换完的数字量，送到数模转换单元，在“OUT1”端输出相应的模拟信号。
由于数模转换器有输出锁存能力，所以它具有零阶保持器的作用。
采样周期T= TK×10ms，TK 的范围为01~ FFH ，通过修改TK 就可以灵活地改变采样周期，后面实验的采样周期设置也是如此。
零阶采样保持程序流程图如图2-2所示。
图2-2 零阶采样保持程序流程图实验步骤：（1）参考流程图2-2编写零阶保持程序，编译、链接。
（2）按照实验线路图2-1接线，检查无误后开启设备电源。
（3）用示波器的表笔测量正弦波单元的“OUT ”端，调节正弦波单元的调幅、调频电位器及拨动开关，使得“OUT ”端输出幅值为3V ，周期1S 的正弦波。
计算机控制工程实验报告
计算机控制工程实验一 实验目的 试验目的：1了解计算机控制系统的基本构成结构和掌握计算机控制系统的原理；熟悉计算机控制系统的设计过程。
2掌握控制器的设计方法；能够利用最小拍有纹波，最小拍无纹波，大林算法，数字PID 四种方法设计数字控制器。
并体会四种算法设计的不同。
比较不同控制器的设计方法的区别，在编程和仿真的过程中，学习MATLAB 软件的使用，通过Matlab 工具仿真控制效果，掌握不同控制器的特点；3 通过本实验积累在具体控制工程中分析与解决具体问题的能力，并熟悉设计控制系统的过程。
4 对仿真结果进行分析，体会不同的设计思想，加深对计算机控制系统设计的理解 二 实验任务 实验对象结构：D(z)是待设计的数字控制器，G(s)是被控对象的连续传递函数，G h (s)是零阶保持器，T 为采样周期G(s)有两种：传函G 1：()Se s G S S s G Tsh --=+=1)(,)2(2传函G 2：()Se s G S e s G Tsh S ---=+=1)(,22 T=0.5 试分别设计控制算法(D(z))使输出Y(t)能够跟踪v(t)参考输入，v （t ）有三种：1单位阶跃 2单位速度3随动信号：设输入信号包含上升、平顶和下降阶段或改用加速度信号设计4种控制器：1数字PID2大林算法3最小拍（最速跟踪） 4最小拍无纹波三 数字控制器的设计、实验设计与仿真结果 1 有纹波的最小拍控制器（1）传函G 1的最小有纹波控制器设计广义对象的Z 传递函数为：故输入阶跃信号时被控对象为G 1(s)的控制器设计对单位阶跃信号，1=q 所以，因为， 且)('1z F 的首项为1，所以有，)('1z F =1， 即则数字控制器为： 输入阶跃信号时被控对象为G 1(s)的控制器设计：)368.01)(1()717.01(184.0)2(21)(1111-------+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⋅-=z z z z s s s e Z z G Ts 11111=-===---j z N M d ，，，)()('1z F z z -=φ)()1()('11z F z z e --=φ01)(deg '1=-+=-m d z F )1()(1--=z z e φ1)(1)(-=-=z z z e φφ)717.01()368.01(43.5)()()(1)(11--+-=⋅=z z z z z G z D eφφ输入阶跃信号时被控对象为G 1(s)的仿真结果：输入速度信号时被控对象为G 1(s)的控制器设计对单位速度信号，2=q 所以，因为， 且)('1z F 的首项为1，所以有，)('1z F =1， 即则数字控制器为：输入速度信号时被控对象为G 1(s)的控制器设计:)()('1z F z z -=φ)()1()('121z F z z e --=φ01)(deg '1=-+=-m d z F 21)1()(--=z z e φ212)(1)(---=-=z z z z e φφ)717.01)(1()368.01)(5.01(86.10)()()(1)(1111----+---=⋅=z z z z z z z G z D e φφ输入速度信号时被控对象为G 1(s)的仿真结果：输入随动信号时被控对象为G 1(s)的控制器设计设计的随动信号是有单位速度信号叠加而成的，最高阶次为2，设计的控制器与单位速度信号相同。
计算机控制课程实验实验报告
计算机控制课程实验实验报告姓名：学号：班级：实验一输入与输出通道1.A/D转换实验1.1实验内容:编写实验程序，将－5V ~ +5V的电压作为ADC0809的模拟量输入，将转换所得的8位数字量保存于变量中。
1.2实验原理:实验设备中的ADC0809芯片，其输出八位数据线以及CLOCK线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK (1MHz)上。
其它控制线根据实验要求可另外连接 (A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～IN7)。
根据实验内容的要求，可以设计出如图1所示的实验线路图。
上图中，AD0809的启动信号“STR”是由控制计算机定时输出方波来实现的。
“OUT1”表示386EX内部1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常。
图中ADC0809芯片输入选通地址码A、B、C为“1”状态，选通输入通道IN7；通过单次阶跃单元的电位器可以给A/D转换器输入－5V ~ +5V的模拟电压；系统定时器定时1ms输出方波信号启动A/D转换器，并将A/D转换完后的数据量读入到控制计算机中，最后保存到变量中。
1.3程序流程：1.4实验步骤及结果：(1) 打开联机操作软件，参照流程图，在编辑区编写实验程序。
检查无误后编译、链接。
(2) 按图1接线 (注意：图中画“o”的线需用户自行连接)，连接好后，请仔细检查，无错误后方可开启设备电源。
(3) 装载完程序后，系统默认程序的起点在主程序的开始语句。
用户可以自行设置程序起点，可先将光标放在起点处，再通过调试菜单项中设置起点或者直接点击设置起点图标，即可将程序起点设在光标处。
(4) 加入变量监视，具体步骤为：打开“设置”菜单项中的“变量监视”窗口或者直接点击“变量监视”图标，将程序中定义的全局变量“AD0～AD9”加入到变量监视中。
在查看菜单项中的工具栏中选中变量区或者点击变量区图标，系统软件默认选中寄存器区，点击“变量区”可查看或修改要监视的变量。
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。
计算机控制系统实验报告
计算机控制系统实验报告《计算机控制系统实验报告》一、实验目的本次实验旨在通过搭建计算机控制系统，探究计算机在控制系统中的应用和作用。
通过实际操作，加深对计算机控制系统的理解，提高实践能力。
二、实验内容1. 搭建计算机控制系统的硬件平台，包括计算机、传感器、执行器等设备的连接和配置；2. 编写控制程序，实现对执行器的控制；3. 进行实际控制实验，观察计算机在控制系统中的作用和效果。
三、实验步骤1. 硬件搭建：按照实验指导书上的要求，连接计算机、传感器和执行器，确保硬件平台的正常运行；2. 软件编写：根据实验要求，编写控制程序，包括传感器数据采集、数据处理和执行器控制等部分；3. 实际控制：运行编写好的控制程序，观察执行器的运行情况，记录数据并进行分析。
四、实验结果与分析经过实验操作，我们成功搭建了计算机控制系统，并编写了相应的控制程序。
在实际控制过程中，计算机能够准确、快速地对传感器采集的数据进行处理，并通过执行器实现对系统的控制。
实验结果表明，计算机在控制系统中发挥着重要作用，能够提高系统的稳定性和精度。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机在控制系统中的应用和作用，提高了对计算机控制系统的理解。
实践中，我们也发现了一些问题和不足，需要进一步学习和改进。
总的来说，本次实验对我们的学习和实践能力都有很大的提升。
六、实验感想本次实验让我们深刻感受到了计算机在控制系统中的重要性，也让我们更加坚定了学习和掌握计算机控制技术的决心。
希望通过不断的学习和实践，能够成为优秀的控制工程师，为社会发展做出贡献。
以上就是本次计算机控制系统实验的报告，谢谢阅读。
计算机控制系统实验报告
一、实验目的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基本操作和调试方法；3. 通过实验，加深对计算机控制理论的理解和应用。
二、实验仪器1. PC计算机一台；2. 计算机控制系统实验箱一台；3. 传感器、执行器等实验设备。
三、实验内容1. 计算机控制系统组成与原理；2. 传感器信号采集与处理；3. 执行器控制与调节；4. 计算机控制系统调试与优化。
四、实验步骤1. 熟悉实验设备，了解计算机控制系统实验箱的组成及功能；2. 连接实验设备，检查无误后启动实验软件；3. 根据实验要求，进行传感器信号采集与处理；4. 根据实验要求，进行执行器控制与调节；5. 对计算机控制系统进行调试与优化，观察系统响应和性能；6. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 计算机控制系统组成与原理实验过程中，我们了解了计算机控制系统的基本组成，包括传感器、控制器、执行器等。
传感器用于采集被控对象的物理量，控制器根据采集到的信号进行计算、处理，然后输出控制信号给执行器，执行器对被控对象进行调节。
2. 传感器信号采集与处理在实验中，我们使用了温度传感器采集环境温度信号。
通过实验，我们掌握了如何将模拟信号转换为数字信号，以及如何对采集到的信号进行滤波处理。
3. 执行器控制与调节实验中，我们使用了继电器作为执行器，根据控制器输出的控制信号进行开关控制。
通过实验，我们学会了如何设置执行器的参数，以及如何对执行器进行调节。
4. 计算机控制系统调试与优化在实验过程中，我们对计算机控制系统进行了调试与优化。
通过调整控制器参数，使得系统在满足控制要求的同时，具有良好的动态性能和稳态性能。
六、实验总结本次实验使我们对计算机控制系统有了更深入的了解，掌握了计算机控制系统的基本原理和操作方法。
通过实验，我们提高了动手能力和实际操作能力，为今后从事相关领域工作奠定了基础。
七、实验报告1. 实验名称：计算机控制系统实验2. 实验日期：XXXX年XX月XX日3. 实验人员：XXX、XXX4. 实验指导教师：XXX5. 实验内容：计算机控制系统组成与原理、传感器信号采集与处理、执行器控制与调节、计算机控制系统调试与优化6. 实验结果与分析：详细描述实验过程中遇到的问题、解决方法及实验结果7. 实验心得体会：总结实验过程中的收获和体会（注：以上实验报告仅供参考，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。
计算机控制实验报告
计算机控制实验报告实验二数字PID 控制一、实验原理及算法说明：计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量。
因此连续PID 控制算法不能直接使用，需要采用离散化方法。
在计算机PID 控制中，使用的是数字PID 控制器。
按模拟PID 控制算法，以一系列的采样时刻点kT 代表连续时间t ，以矩形法数值积分近似代替积分，以一阶后向差分近似代替微分，可得离散PID 位置式表达式：∑∑==--++=??--++=kj di p kj DI p Tk e k e k T j e k k e k k e k e T T j e T Tk e k k u 0)1()()()())1()(()()()(式中，D p d Ip i T k k T k k ==,，e 为误差信号，u 为控制信号。
二、实验内容：1、连续系统的数字PID 控制仿真连续系统的数字PID 控制可实现D/A 及A/D 的功能，符合数字实时控制的真实情况，计算机及DSP 的实时PID 控制都属于这种情况。
设被控对象为一个电机模型传递函数BsJss G +=21)(，式中J=0.0067,B=0.1。
输入信号为)2sin(5.0t π，采用PD 控制，其中5.0,20==d p k k 。
采用ODE45方法求解连续被控对象方程。
因为BsJss U s Y s G +==21)()()(，所以u dtdy Bdty d J=+22，另yy y y ==2,1，则??+-==/J )*u ((B /J )y y y y 12221经过编程实现的结果如下：00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.6time(s)r i n ,y o u t00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82 -0.02-0.010.010.020.030.04time(s)e r r o r2、被控对象是一个三阶传递函数ss s 1047035.8752350023++，采用Simulink 与m 文件相结合的形式，利用ODE45方法求解连续对象方程，主程序由Simulink 模块实现，控制器由m 文件实现。
计算机控制实验报告
.《计算机控制技术》实验报告班级：学号：姓名：信息工程学院2016-2017-2实验1：D/A转换实验实验名称：D/A转换实验一．实验目的学习D/A转换器原理及接口方式，并掌握TLC7528芯片的使用。
二．实验原理TLC7528芯片，它是8位、并行、两路、电压型输出数模转换器。
会将数字信号转换成模拟信号。
三．实验容本实验输入信号：8位数字信号本实验输出信号：锯齿波模拟信号本实验数/模转换器：TLC7528输出电路预期实验结果：在虚拟示波器中显示数字信号转换成功的锯齿波模拟信号的波形图。
四．实验结果及分析记录实验结果如下：结果分析：为什么会出现这样的实验结果？请用理论分析这一现象。
D/A就是将数字量转化为模拟量，然后通过虚拟示波器显示出来，表现为电压的变化。
1.实验2：采样与保持实验实验名称：信号采样与保持一．实验目的1.熟悉信号的采样与保持过程2.学习和掌握采样定理3.学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号二．实验原理香农(采样) 定理：若对于一个具有有限频谱(|W|<Wmax)的连续信号f (t)进行采样，当采样频率满足Ws≥2Wmax 时，则采样函数f*(t) 能无失真地恢复到原来的连续信号f(t)。
Wmax 为信号的最高频率，Ws 为采样频率。
三．实验容本实验输入信号：正弦波模拟信号本实验输出信号：正弦波数字信号本实验采样信号：方波预期实验结果：1.在模拟示波器中成功显示采样与保持的正弦波信号。
2.成功在模拟示波器中还原输入的正弦波信号。
四．实验结果及分析记录实验结果如下：零阶保持增大采样周期失真3.直线采值二次曲线结果分析：为什么会出现这样的实验结果？请用理论分析这一现象。
实验3：数字滤波实验实验名称：数字滤波一．实验目的1.学习和掌握一阶惯性滤波2.学习和掌握四点加权滤波二．实验原理一般现场环境比较恶劣，干扰源比较多，消除和抑制干扰的方法主要有模拟滤波和数字滤波两种。
由于数字滤波方法成本低、可靠性高、无阻抗匹配、灵活方便等特点，被广泛应用，下面是一个典型数字滤波的方框图：三．实验容本实验输入信号：正弦信号干扰信号本实验输出信号：正弦波模拟量本实验采样信号：周期为5ms的方波本实验被控对象：预期实验结果：输入为带有毛刺的正弦波，经过滤波后，输出为正弦波信号四．实验结果及分析记录实验结果如下：5.结果分析：不同采样周期对实验结果的影响，使用理论分析这一结果。
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ans =
1.0000
0.3679
0.1353
>> zero(Gz)
ans =
-1.9096
-0.1176
6、某控制系统如图4.1所示，已知被控对象的传递函数为 ，设采样周期为T=0.1s试设计数字控制器D(z)，使系统对等速输入响应在采样带你上无稳态误差，同时对阶跃响应的超调量和调整时间均有所折中，并画出所选阻尼因子所对应的阶跃响应和等速响应的曲线。
重庆交通大学
学生实验报告
实验课程名称计算机控制实验
开课实验室交通装备与制造工程实训中心
学院机电与汽车工程学院年级2012专业班二班
学生姓名刘川学号************
开课时间2014至2015学年第二学期
总成绩
教师签名
批改日期
2015年6月
实验项目
基于Matlab的计算机控制技术仿真实验
实验时间
>> pzmap(gzb)
传递函数极点全在单位圆内，系统稳定。
6设线性离散控制系统的特征方程为 试判断此系统的稳定性
>> gz1=tf([1],[45 -117 -119 -39],1);
>> pzmap(gz1)
传递函数极点不全在单位圆内，系统不稳定。
9、一闭环系统如题图3.2所示，设G(s)= ，采样周期T=1s。试求：
----------------------
z^2 - 1.368 z + 0.3679
Sample time: 1 seconds
Discrete-time transfer function.
>> ltiview
>> nyquist(Gz)
>> bode(Gz)
P62例4.1、某控制系统如题图4.1所示， ，T = 1s，针对单位速度输入设计有纹波系统的数字控制器 。
>> den=conv([1 0],conv([0.1 1],[0.05 1]))
den =
0.0050 0.1500 1.0000 0
>> Gs=tf([1],den)
Gs =
1
------------------------
0.005 s^3 + 0.15 s^2 + s
Continuous-time transfer function.
3 z 3 z
----- - -------------
z - 1 z - exp(-2 T)
（4）
>> syms s n T
>> ft = ilaplace( (s+2)/((s+1)*(s+3)) )
ft =
exp(-t)/2 + exp(-3*t)/2
>> FZ=(ztrans(1/(2*exp(n*T))+1/(2*exp(3*n*T))))
>> plot(ER,t),grid %误差曲线
>> gs=tf([1],[0.1 1 0]); %连续情况，稳态误差为1
>> gsb=feedback(gs,1);
>> rs = tf([1],[1 0 0]); %单位速度信号
>> ys=rs*gsb;
>> t1=0:0.01:10;
>> impulse(ys,t1);
Discrete-time transfer function.
>> impulse(Yz)
>> pole(Gz)
ans =
1.0000
0.3679
>> zero(Gz)
ans =
-0.7183
第四章P92习题
2.某控制系统如图4.1所示，已知被控对象的传递函数为 ，设采样周期为T=0.1s，针对单位速度输入设计有波纹系统的数字控制器，计算采样瞬间数字控制器和系统的输出响应并绘制图形。
>> Gs=tf([10],[1 1 0])
Gs =
10
-------
s^2 + s
Continuous-time transfer function.
>> Gz=c2d(Gs,1)
Gz =
3.679 z + 2.642
----------------------
z^2 - 1.368 z + 0.3679
FZ =
z/(2*(z - exp(-T))) + z/(2*(z - exp(-3*T)))
>> pretty(FZ)
z z
--------------- + -----------------
2 (z - exp(-T)) 2 (z - exp(-3 T))
3、求下列各函数的Z反变换。
（1）：
>> f=z/(z-0.5);
>> Wz=1-Wez
Wz =
2 z^-1 - z^-2
Sample time: 1 seconds
Discrete-time transfer function.
>> Dz = (1-Wez)/Wez/Gz
Dz =
2 - 3.736 z^-1 + 2.104 z^-2 - 0.3679 z^-3
--------------------------------------------
>> Gz=c2d(Gs,0.1)
Gz =
0.02419 z + 0.02339
----------------------
z^2 - 1.905 z + 0.9048
Sample time: 0.1 seconds
Discrete-time transfer function.
>> Wez=filt([1 -2 1],[1],0.1)
>> gs=tf([20],[1 10 0]);
>> gz=c2d(gs,0.1,'imp');
>> gzb2=feedback(gz,1);
>> rz=tf([1 0],[1 -1],0.1); %阶跃输入信号的Z变换
>> yz=rz*gzb2;
>> impulse(yz)
2试求如题图3.1所示的控制系统在单位速度作用下的稳态误差
>> Wez=filt([-1 1 -2 1],[1],1)
Wez =
-1 + z^-1 - 2 z^-2 + z^-3
Sample time: 1 seconds
Discrete-time transfer function.
>> Wz=1-Wez
Wz =
2 - z^-1 + 2 z^-2 - z^-3
----- - -------------
z - 1 z - exp(-T a)
（2） k>=0
>> syms k
>> FZ=ztrans((1/4)^k)
FZ =
z/(z - 1/4)
>> syms a n T
>> FZ=ztrans((1/4)^(n*T))
FZ =
z/(z - (1/4)^T)
>> Gz=c2d(Gs,0.1)
Gz =
0.01681 z^2 + 0.03407 z + 0.003774
-----------------------------------
z^3 - 1.503 z^2 + 0.553 z - 0.04979
Sample time: 0.1 seconds
Discrete-time transfer function.
3.679 - 4.715 z^-1 - 1.606 z^-2 + 2.642 z^-3
Sample time: 1 seconds
Discrete-time transfer function.
>> Rz=filt([0 1],[1 -2 1],-1)
Rz =
z^-1
-----------------
>> Yz=Rz*Wz
Yz =
2 z^-1 - z^-2 + 2 z^-3 - z^-4
-----------------------------
1 - 2 z^-1 + z^-2
Sample time: 1 seconds
Discrete-time transfer function.
>> impulse(Yz)
>> t=[0:0.01:10]'; %效果相同
>> ramp=t;
>> lsim(gsb,ramp,t)
5如题图3.1所示的控制系统
设G(s)= ，采样周期T=1s。判断其稳定性。
>> gs=tf([1],[1 1 0]);
>> T=1;
>> gz=c2d(gs,T,'iபைடு நூலகம்p');
>> gzb=feedback(gz,1);
（1）绘制开环系统的幅相频率特性曲线。
（2）绘制开环系统的Bode图。
（3）确定相位裕度和幅值裕度。