《计算机控制技术》实验指导书
计算机控制技术范立男实验指导书
百度文库《计算机控制技术》实验指导书目录实验一：A/D、D/A转换实验 (2)实验二：数字PID实验 (4)实验三：大林算法 (8)实验四：炉温控制实验 (11)实验一：A/D 、D/A 转换实验一、实验目的与要求1、掌握A/D 、D/A 转换原理2、熟悉8位A/D 、D/A 转换的方法。
二、实验类型验证性三、实验原理及说明1、通过数据通道接口板完成8位D/A 转换的实验，转换公式如下：VV K K K V U ref ref o 52/)222(8006677+=+++=例如：数字量=01010001 K 7=0，K 6=1，K 5=0，K 4=1，K 3=0，K 2=0，K 1=0，K 0=1 模拟量0.12/)222(8006677=+++=K K K V U ref o实验中，根据输入的数字量，D/A 转换为模拟量，其结果经A/D 采集并显示在计算机上。
实验示意图见图1-1。
图1-1 实验示意图2、通过数据通道接口板完成8位A/D 转换的实验，转换公式如下： 数字量=模拟量/N 2Vref 。
其中N 是A/D 转换器的位数，Vref 是基准电压。
例如：N=8 Vref= 模拟量= 则数字量=×28=51（十进制）实验中设置的模拟量由D/A 转换取得，此模拟量经A/D转换为数字量，并显示在计算机上。
实验示意图见图1-2。
图1-2 实验示意图序 号 名 称主要用途 1 SAC-CCT 计算机控制技术教学实验系统构成实验所需的硬件电路2PC 机输入参数，观察运行结果五、实验内容和步骤（一）1、将图1-1所示模拟电路连接好，将输入端ui与数据通道接口板上的DA0连接，输出端uo与实验平台信号引出区的IN0孔连接。
（在实验1～4中涉及运放电路板及ui及uo 均按此连线，不再赘述）。
将拔掉短路子J1、J2。
2、启动计算机，运行“系统设置”菜单，选择串口。
（在实验1～4中同此，不再赘述，如不选择，则设为默认值，选择COM1通讯端口。
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《计算机控制技术》实验指导书安阳工学院电子信息与电气工程学院目录实验一 数字滤波程序设计（设计性）实验二 PID控制器的设计及性能分析实验三 大延迟系统的SIMULINK建模与仿真实验一数字滤波程序设计（设计性）一、实验目的1 掌握数字滤波的设计方法2 培养学生初步的MATLAB编程能力二、实验设备三、实验原理 通过数字滤波来增强其有效信号，消除或减小各种干扰和噪声，从而提高控制精度和系统的可靠性与稳定性。
四、实验内容与要求1 限幅滤波方法：自己构造一个变化缓慢的数字序列作为输入，画图1-1，加入随机干扰，再画图1-2，设计一段限幅滤波程序，并把滤波后的信号画在图1-3，与图1-1进行比较，如果效果不满意，调整程序中的参数，反复调整，直至效果令人满意为止。
（要求三个子图画在一张图片上。
提示：figure，subplot（3，1，1））2 中位值滤波方法：自己构造一个变化缓慢的数字序列作为输入，画图2-1，加入随机干扰，再画图2-2，设计一段中位置滤波程序，并把滤波后的信号画在图2-3，与图2-1进行比较，如果效果不满意，调整程序中的参数，反复调整，直至效果令人满意为止。
（提示：median）3 算术平均滤波方法：自己构造一个变化较快的数字序列作为输入，画图3-1，加入随机干扰，再画图3-2，设计一段算术平均滤波程序，并把滤波后的信号画在图3-3，与图3-1进行比较，如果效果不满意，调整程序中的参数，反复调整，直至效果令人满意为止。
（提示：mean）4 实验完毕后，认真完成实验报告，写出设计的程序并画出相应的图。
实验二 PID控制器的设计及性能分析一、实验目的1 掌握PID控制器的设计方法2 培养学生初步的MATLAB编程能力二、实验设备三、实验原理 PID控制是工业控制中最常用的一种控制规律，通过调整比例系数、积分系数、微分系数，可以得到不同的控制效果。
四、实验内容与要求例：已知某单位负反馈系统开环传递函数如下：如果采用比例（P）控制器进行调节，试绘制比例系数分别为1、4、10、50时的单位阶跃响应曲线，并分析比例控制器对控制系统性能的影响。
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计算机控制技术实验指导书微机原理实验室2012—3--21一、课程简介：本课程主要介绍计算机控制系统的组成原理、基本类型、设计方法和应用举例。
主要内容有：绪论（包括计算机监控系统的基本构成、类型和发展趋势）、数据通信基础、通道与I/O 接口、控制算法的计算机实现、常用软件技术、基于个人计算机的监控系统、基于PLC的计算机监控系统、现场总线技术、集散控制系统、计算机监控系统设计方法、计算机监控系统应用举例。
本实验的具体任务：1．通过实验，加深学生对微型计算机控制系统的认识和理解。
2．掌握基本控制方法的物理意义和实现方法。
3．能够设计基本的微机控制系统，掌握微机控制系统的软硬件设计方法。
二、课程实验目的与要求：本课程的教学目的在于通过教学使同学们掌握计算机监控系统的基本原理，掌握常用的硬件和软件设计方法，了解计算机监控技术的应用现状、最新发展以及发展趋势，掌握计算机监控系统的基本开发技术等。
具体体现在以下几方面：1．在实验过程中，教育学生养成良好的实验习惯，独立完成实验的全过程，爱护仪器和设备；遵守纪律，树立良好的学风，使学生了解实验的重要性以及实验课程的地位和作用；2．注意培养学生的科学实验能力，逐步提高排除故障、发现问题和解决问题的能力，培养学生进行微机软硬件的设计、调试的能力；3．拓宽和加深学生对已学过的理论知识的理解，培养学生实际应用能力，从而掌握比较全面的专业知识。
4．通过学生动手编程和电路连接，熟悉微型计算机控制系统的组成，让学生掌握微型计算机技术的实际应用方法和技能，掌握常用控制方法的程序设计。
5．实验完成后必须按时提交实验报告。
三、考试（考核）方式：根据实验报告、实验中的动手能力和解决实际问题的能力综合考核。
实验报告成绩占课程总成绩的40％。
实验中的动手能力和解决实际问题的能力考核占总成绩的60％。
四、场地与主要设备及消耗性器材1．场地：微机原理实验室面积:120平方米2．所用设备：微型计算机、EL-MUT-III微机原理实验箱、示波器等。
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计算机控制技术实验指导书三、实验报告要求1）体会1、2的用法；2）对3、4写出程序及上机的结果实验三 控制系统仿真基础一、实验目的及要求：1. 掌握用简单函数命令实现连续函数的离散化的方法；2. 掌握求简单闭环脉冲传递函数的方法及系统分析方法。
二、实验设备： 1、微型机一台。
2、MA TLAB 软件 三、实验内容：1、设连续系统传递函数为 f(t)=1*1(t), f(t)=t, f(t)=)cos(t eatω- ，用简单命令函数求其Z 变换2、已知闭环离散系统如图3.1所示，其前向信道的零阶保持器与连续部分传递函数分别为se G TSh --=1,)1(1+=s s G p ，当采样周期为1s ，（1）试求闭环系统的脉冲传递函数，（2）计算系统的特征根（3）若输入信号为单位阶跃信号r （t ）=1（t ），计算系统的稳态误差。
（4）系统的频域指标和单位阶跃时域响应曲线图3.1 闭环离散系统四、实验报告的要求 写出相应的程序及上机结果实验四PID控制实验一、实验目的：１、熟悉PID控制方法的控制规律。
２、掌握不同P、I、D参数对控制系统的影响。
３、掌握采样时间变化对系统的影响。
4、熟悉SIMULINK 工作环境及特点；5、熟悉控制线性系统仿真常用基本模块的用法；6、掌握SIMULINK 的建模与仿真方法。
二、实验设备：1、微型机一台。
2、MA TLAB软件三、实验原理及实验内容（a）单输入阶跃信号典型PI环节控制（b）系统传递函数PID控制图4.1 PID控制原理用M文件编程或SIMULINK建立被控对象的传递函数如图4.1所示，系统输入为单位阶跃信号，a图为简单阶跃信号PI环节控制，分别取Kp1=5,Ki1=0.5；Kp2=4.2,Ki2=2.3；Kp3=6.7,Ki3=3.2，总结不同的参数设置对系统的影响。
b 图PID 控制器传递函数为)11(S T ST Kp Gs D I ++=系统传递函数Go=)4)(3)(2)(1(10++++s s s s 采用PID 控制器进行闭环调节。
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计算机控制技术实验指导书实验一动、静态LED扫描一、实验目的观察LED数码管动态和静态显示，掌握动态显示和静态显示电路设计方法。
二、实验器材Proteus仿真软件、pC机三、实验原理略（自行补充）四、实验步骤实验连线图1．上排的三个数码管用静态扫描方式，可以显示下排动态扫描数码管的时间间隔；说明硬件连接方式。
2.下排的6个数码管用动态扫描方式，显示运行总时间；说明硬件连接方式。
3.一个独立的按键K1接到P3.2管脚，即外部中断0管脚，每按一次，可增加动态扫描时间间隔；说明其原理。
4.动态扫描时间间隔，分成1ms，10ms，30ms，50ms，80ms，100ms，500ms5.不同的动态扫描时间间隔，可看到下排6个LED不同的显示情况，记录观察到的现象，幷说明原因。
6.写出该程序代码（语言不限），要求带有注释。
五、实验结论实验二AD采样实验一、实验目的1．学习A/D转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809芯片的使用实验设备二、实验器材PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，SST51系统板一块，USB线一条，串口线一条二、实验原理1．A/D转换实验ADC0809芯片主要包括多路模拟开关和A/D转换器两部分，其主要特点为：单电源供电、工作时钟CLOCK最高可达到1200KHz、8位分辨率，8个单端模拟输入端，TTL电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。
TD-ACC＋教学系统中的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)。
根据实验内容的第一项要求，可以设计出如图1.1-1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。
这里用P1.7来模拟1＃定时器的输出，通过“OUT1”排针引出，方波周期＝定时器时常×2。
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中国矿业大学银川学院《计算机控制技术》实验指导书机电动力与信息工程系季新芳编二0一三年十月第1章课程简介、实验项目及实验要求一、课程简介《计算机控制技术》是一门实践性很强的课程。
加强这门课程的实验教学可以起到重要的作用，有利于提高人才的培养质量，巩固和宽展实际的动手能力，实现知识向能力的转化。
实验的任务是使学生掌握计算机控制系统组成原理、设计方法和技术，培养学生设计和调试的能力，为今后从事工程应用和科学研究打好基础。
二、教学基本要求以提高学生实际工程设计能力为目的，通过实验和训练，使学生熟悉一种工程上常用的实验参数整定法。
三、实验项目与类型四、实验报告要求（1）学生在进行实验前应复习《计算机控制技术》等教材中的与实验相关的理论知识，认真阅读实验指导书及与其有关的参考资料，明确实验要求，做好实验准备。
（2）实验报告应按实验指导书的要求根据原始记录做出，于规定时间内交到指导教师处。
（3）要独立写出严谨、有理论分析、实事求是、文理通顺、字迹端正、图表清楚的实验报告。
数据真实、准确，结论明确。
报告要有经指导教师签字后的原始记录。
（4）实验报告应包括以下几个部分：①实验名称、班级、姓名、学号、实验日期②实验目的③实验内容及原理线路图④数据处理⑤实验总结：对实验结果和实验中的现象进行简明的分析并做出结论或评价；对本人在实验全过程中的经验、教训、体会、收获等进行必要的小结。
⑥提出对改进实验内容、安排、方法设备等的建议或具体设想。
（5）对数据处理的具体要求①将原始记录中要用到的数据整理后列表，并写明其实验条件；需要计算的加以计算后列入表中，同时说明所用的计算并以其中一点数据代入来说明计算过程。
②计算参数或性能等时，要先列出公式，然后代入数字，直接写出计算结果。
③对绘制曲线的要求：·绘制曲线可选用坐标纸。
使用时曲线的位置大小应适中，不要太小且偏于一方。
需要比较的各条曲线应画在同一坐标纸上。
·各坐标轴应标明代表物理量的名称和单位所用比例尺应方便作图和读数。
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计算机控制技术实验指导书实验一数/模转换实验一．实验目的及要求1、掌握数/模转换器DAC0832芯片的性能、使用方法及对应的硬件电路。
2、编写程序控制D/A输出的波形，使其输出周期性的三角波。
二．实验设备PC机一台、ADEK-labACT教学实验系统一台三．实验说明图1-1 数摸转换电路图数/模转换器（B2）单元电路图见图1-1所示。
程序流程如图1-2所示。
四．实验内容及步骤在实验中欲观测实验结果时，只要运行LABACT程序，选择微机控制菜单下的数/模转换实验项目，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，可选用虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形。
测孔连线：数/模转换器（B2）单元OUT1→虚拟示波器（B3）输入端CH1（选X1档）五．思考题1. 写出产生三角波形的汇编程序。
2. 试改变各信号频率，通过增减延时观察波形的变化。
六．预习要求1. 熟悉数/模转换原理。
2. 学习数/模转换的方法。
3. 熟悉汇编语言。
图1-2 程序流程图计算机控制技术实验指导书实验二模/数转换实验一．实验目的及要求1、了解模/数转换器A/D芯片ADC0809转换性能及编程。
2、编制程序通过0809采样输入电压并转换成数字量值。
二．实验设备PC机一台、ADEK-labACT教学实验系统一台。
三、实验说明A/D转换器大致有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近法A/D转换器，精度，速度，价格适中；三是并行A/D转换器，速度快，价格也昂贵。
实验用的ADC0809属第二类,是八位A/D转换器。
典型采样时间需100us。
编程中应该保证A/D转换的完成，这可以在程序中插入适当延时代码或监视EOC信号的电平来实现。
后一种方式尤其适合采用中断处理。
图2-1 模/数转换器电路图模/数转换器（B8）单元电路图见图2-1所示。
ADC0809的片选在实验机内部已固定为0A0H。
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《计算机控制技术》实验指导书目录ZZY—JK01 计算机控制实验板各功能模块应用――――――――――――――1 Visual Studio 2005开发环境认识―――――――――――――――――――2 VB .NET语言程序设计――――――――――――――――――――――――7 计算机并口控制花样灯实验―――――――――――――――――――――12 计算机并口控制数码管显示实验―――――――――――――――――――22 计算机串口控制数字输出――――――――――――――――――――――31 计算机串口检测开关量变化实验―――――――――――――――――――34 计算机并口检测开关量变化实验―――――――――――――――――――42 PC机与单片机的串口通信实验――――――――――――――――――－―46ZZY-JK01 计算机控制技术实验板各功能模块应用ZZY-JK01计算机控制技术实验板的设计特别适用于练习个人计算机上的串行端口及并行端口的相关IO功能，并提供串并行通信的各类数据传输及控制实验，是一个相当好用的学习实验板，可以通过串行通信端口（RS-232）或是并行通信端口（LPT）实验相关IO操作，也可以从其中学习检测控制的基本原理等等。
另外，ZZY-JK01 计算机控制技术实验板还可以作为单片机实验开发板使用。
其特点：含有串行端口和并行端口含有ISP接口，支持AT公司的下载线（AT的下载线支持89S51和89S52）含有232接口，支持串口通讯实验、仿真芯片自举、SST仿真模块在线硬件仿真，通过此接口可直接支持各种类型的嵌入式仿真器7805、USB双电源口可选：双电源口的选择自动切换，无需跳线手动选择，只要二者有一个接通，会自动选择得电接口含有USB过流保护电路金属膜电阻、4位一体数码管、圆孔晶振插座......全部选用优质零件，如果你了解PIC芯片的管脚排列，那么只要做一个适配器PCB，它就可以支持对PIC 芯片的试验了4*4键盘开关电路扩张非常方便，P0，P1，P2，P3，可以全部自行扩张。
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工程技术学院电子与控制工程系实验指导书《计算机控制技术》实验指导书制订人：胡东2010年4月目录实验一 A/D与D/A转换实验 (3)实验二数字PID控制算法的实验研究 (10)实验三最少拍数字控制器的设计 (15)实验一 A/D与D/A转换实验一、实验目的与要求1、了解几种类型AD转换的原理；掌握使用ADC0809进行模数转换2、了解几种类型DA转换的原理；掌握使用DAC0832进行数模转换2、认真预习实验内容，做好准备工作，完成实验报告。
二、实验设备天煌系列实验仪一套、PC机一台、万用表一个。
Proteus软件一套。
三、实验内容1、ADC0809(F3区)(1) 模数转换器，8位精度，8路转换通道，并行输出(2) 转换时间100us，转换电压范围0～5V2、编写程序：制作一个电压表，测量0～5V，结果显示于数码管上。
3、利用Proteus设计DAC仿真电路，编写仿真程序，进行DA实验仿真。
利用DA转换五、实验步骤1、连线说明：2、调节0～5V电位器（F2区）输出电压，显示在LED上，第4、5位显示16进制数据，第0、1、2位，显示十进制数据。
用万用表验证AD转换的结果。
3、实验记录旋转电位器，使电压从0V～5V变化。
读取数码管显示数据，记录电压值与转换出来的数字量。
填入下表：3、数据分析（1）计算数字理论值和误差，填入上表。
（2）绘制电压与转换出数字量曲线。
在坐标纸上以电压为横坐标，以数字量为坐标绘制。
4、利用Proteus构建仿真电路，进行编程仿真。
（1）打开Proteus V7.4 SP3软件。
从元件库中找到下列元件：①电容: CAP②极性电容： CAP-POL③晶振：CRYSTAL④ DAC0832⑤ AT89C51⑥按钮： BUTTON⑦ LM358N⑧变阻器: POT-LOG⑨电阻： RES（2）按下图所示构建仿真电路设置器件属性，直接双击相应器件的图标即可。
图1—2 DA转换实验原理图（3）编写仿真程序①汇编语言：DAC0832 EQU 00HORG 0000HLJMP MAIN ;设DAC0832地址ORG 0030HMAIN: MOV C,P2.7JC TRIAN ;P2.7为1时，输出锯齿波，P2.7为0时，输出为正弦波 MOV R1,#63 ;单位周期内共64个采样输出SIN: MOV DPTR,#TABMOV A,R1MOVC A,@A+DPTR ;查找正弦代码MOV DPTR,#DAC0832MOVX @DPTR,A ;输出NOPDJNZ R1,SINLJMP MAINTRIAN: MOV R1,#0 ;锯齿波LOOP: MOV A,R1MOV DPTR,#DAC0832MOVX @DPTR,AMOV A,R1ADD A,#4 ;步长为4MOV R1,ANOPJNZ LOOPLJMP MAINTAB: DB 80H,8CH,98H,0A5H,0B0H,0BCH,0C7H,0D1H ;正弦代码表 DB 0DAH,0E2H,0EAH,0F0H,0F6H,0FAH,0FDH,0FFHDB 0FFH,0FFH,0FDH,0FAH,0F6H,0F0H,0EAH,0E3HDB 0DAH,0D1H,0C7H,0BCH,0B1H,0A5H,99H,8CHDB 80H,73H,67H,5BH,4FH,43H,39H,2EHDB 25H,1DH,15H,0FH,09H,05H,02H,00HDB 00H,00H,02H,05H,09H,0EH,15H,1CHDB 25H,2EH,38H,43H,4EH,5AH,66H,73HEND② C语言#include <reg51.H>#define step 4unsigned char pdata DAC0832;//设DAC0832地址unsigned char sindot[64]={0x80,0x8c,0x98,0xa5,0xb0,0xbc,0xc7,0xd1,0xda,0xe2,0xea,0xf0,0xf6,0xfa,0xfd,0xff,0xff,0xff,0xfd,0xfa,0xf6,0xf0,0xea,0xe3,0xda,0xd1,0xc7,0xbc,0xb1,0xa5,0x99,0x8c,0x80,0x73,0x67,0x5b,0x4f,0x43,0x39,0x2e,0x25,0x1d,0x15,0xf,0x9,0x5,0x2,0x0,0x0,0x0,0x2,0x5,0x9,0xe,0x15,0x1c,0x25,0x2e,0x38,0x43,0x4e,0x5a,0x66,0x73};//正弦代码表sbit K1=P2^7;//控制开关，void delay(unsigned char m)//延时{ unsigned char i;for(i=0;i<m;i++);}void main(void){unsigned char k; while(1){ if (K1==0)//K1为1时，输出锯齿波，K1为0时，输出为正弦波 {for(k=0;k<64;){ DAC0832=sindot[k];//取正弦代码并输出 k++;delay(1); } } else{ for(k=0;k<250;)//锯齿波 { DAC0832=k; k+=step; delay(1); } }} }六、演示程序1、程序算法A/D 转换子程序：显示子程序：图1—3 AD 转换算法框图2、程序清单EXTRN CODE(Display8)Addr_0809 XDATA 0F000HBuffer DATA 30H ;8个字节的显示缓冲区EOC_0809 BIT P1.2ORG 0LJMP STARTORG 0100HSTART: MOV SP,#60H ;设堆栈START1: ACALL AD0809ACALL Display_DataMOV R0,#Buffer ;显示缓冲区首地址LCALL DisPlay8 ;调用显示子程序LCALL TIME ;延时SJMP START1Display_Data: MOV B,AANL A,#0FHMOV buffer+4,AMOV A,BANL A,#0F0HSWAP AMOV buffer+5,AMOV A,BMOV B,#51 ;255/5 (16进制的1 = 1/51V)DIV ABORL A,#80H ;加上小数点MOV buffer+2,AACALL Display_Data_1MOV buffer+1,A ;第一位小数ACALL Display_Data_1MOV buffer,A ;第二位小数MOV buffer+3,#10HMOV buffer+6,#10HMOV buffer+7,#10H ;消隐RETDisplay_Data_1: MOV A,#10MUL ABADD A,BJNC Display_Data_11INC AINC BDisplay_Data_11: MOV R7,AMOV A,BRL ARL AADD A,BXCH A,R7MOV B,#51DIV ABADD A,R7RETAD0809: MOV A,#0MOV DPTR,#Addr_0809MOVX @DPTR,A ;启动AD转换JNB EOC_0809,$ ;是否转换完成MOVX A,@DPTR ;读转换结果RETTIME: PUSH 06HPUSH 07HMOV R6,#200TIME1S1: MOV R7,#200DJNZ R7,$DJNZ R6,TIME1S1POP 07HPOP 06HRETEND七、实验扩展及思考1.如何实现多路模拟量的数据采集、显示？2. Proteus有何优势？Keil 和 Proteus如何联调？八、实验报告要求将实验过程、实验现象，现象分析、实验结论详细的书写在实验报告册中。
要求书写规范，条理清晰，如实记录数据和分析实验现象。
得出合理的实验结论。
实验成绩如下规定：1. 实验成绩占平时成绩的10%。
包括考勤、课堂纪律、实验操作、实验报告三个部分。
10%的成绩中，课堂纪律占10%，实验操作占10%，实验报告占80%。
2. 实验报告不认真或上交不及时，酌情扣分。
3. 缺席实验一次，本课程平时总成绩清为0分。
实验二 数字PID 控制算法的实验研究一、实验目的和要求1、掌握控制系统PID 控制规律。
2、掌握PID 位置式控制算法。
3、掌握PID 增量式控制算法。
二、实验设备1. 硬件：计算机2. 软件：MATLAB V7.0 三、实验理论 1. 位置式控制算法根据模拟PID 控制算法，以一系列的采样时刻点kT 代表连续时间t ，以矩阵法数值积分近似代替积分，以一阶后向差分近似代替微分，即⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧--=--====≈⎰∑∑==)1()())1(()()()()()()2,1,0(000k error k error T T k error kT error dt t derror j error T jT error dt t error k kT t tk j kj 可得离散PID 表达式为：)]}1()([)()({)(0--++=∑=k error k error TT j error T T k error k k u Dkj Ip T k e r r o r k e r r o r k T j e r r o rk k e r r o r k dkj ip /))1()(()()(0--++=∑=式中，Ip i T k k =，D p d T k k =；T 为采样周期；k 为采样序号，k = 1, 2, …；error(k)和error(k-1)分别为第k 和第k-1时刻的偏差信号。
位置式PID 控制框图如图2－1所示，)(t图2—1 位置式PID 控制框图位置式PID 控制程序框图如图2－1所示，图2—2 位置式PID 控制程序框图四、实验内容及步骤采用Simulink 仿真。
被控对象为三阶传递函数，采用Simulink 模块与M 函数相结合的方式，利用ODE45的方法求解连续对象方程，主程序由Simulink 模块实现，控制器由M 函数实现。
输入信号为一采样周期1ms 的正弦信号。
采用PID 方法设计控制器，其中05.0,0.2,5.1===d i p k k k 。
误差的初始化通过时钟功能实现，在M 函数中实现误差的积分和微分。
1. 编写实验程序：clear all ; close all ;ts=0.001;sys=tf(523407,[1,86.85,10465,0]);dsys=c2d(sys,ts,'z');[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=0.0;u_2=0.0;u_3=0.0;r_1=rand;y_1=0;y_2=0;y_3=0;x=[0,0,0]';error_1=0;for k=1:1:3000time(k)=k*ts;kp=1.0;ki=2.0;kd=0.01;S=1;if S==1 %Triangle Signalif mod(time(k),2)<1rin(k)=mod(time(k),1);elserin(k)=1-mod(time(k),1);endrin(k)=rin(k)-0.5;endif S==2 %Sawtooth Signalrin(k)=mod(time(k),1.0);endif S==3 %Random Signalrin(k)=rand;vr(k)=(rin(k)-r_1)/ts; %Max speed is 5.0 while abs(vr(k))>=5.0rin(k)=rand;vr(k)=abs((rin(k)-r_1)/ts);endendu(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); %PID Controller%Restricting the output of controllerif u(k)>=10u(k)=10;endif u(k)<=-10u(k)=-10;end%Linear modelyout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4 )*u_3;error(k)=rin(k)-yout(k);r_1=rin(k);u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k);y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);x(1)=error(k); %Calculating Px(2)=(error(k)-error_1)/ts; %Calculating Dx(3)=x(3)+error(k)*ts; %Calculating Ixi(k)=x(3);error_1=error(k);D=0;if D==1 %Dynamic Simulation Displayplot(time,rin,'b',time,yout,'r');pause(0.00000000000000000);endendplot(time,rin,'r',time,yout,'b');grid;xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout');2. 分析仿真结果：五、实验扩展思考1、增量式PID控制算法有何优点？2、位置式PID控制算法在什么场合下使用比较合理？3、在什么场合下使用增量型PID控制算法，误差较小？六、撰写实验报告将实验过程、实验现象，现象分析、实验结论详细的书写在实验报告册中。