计算机控制实验报告初稿

南京邮电大学自动化学院实际报告课程名称：计算机控制系统实验名称：计算机控制系统性能分析专业：自动化学生姓名：王展班级编号：b教师：程2013 /2014学年第二学期实验一：计算机控制系统的性能分析首先，实验的目的：1.建立计算机控制系统的数学模型；2.掌握判断计算机控制系统稳定性的一般方法3.观察控制系统的时域响应，并记录其时域性能指标；4.掌握计算机控制系统时间响应分析的一般方法；5.掌握计算机控制系统频率响应曲线的一般绘制方法。二、实验内容：考虑如图1所示的计算机控制系统图1计算机控制系统1.系统稳定性分析(1)首先，分析了计算机控制系统的稳定性，讨论了使系统稳定的取值范围。解决方案：G1=tf(1)，1 1 0)；G=c2d(G1，0.01，zoh)；/查找系统脉冲传递函数聚焦(G)；/绘制系统根跟踪放大图片Z平面的临界放大系数由根轨迹与单位圆的交点得到。放大图片分析：k，极点=rlocfind(G)在图形窗口中选择一个点选定点=0.9905 0.1385ik=193.6417极点=0.9902 0.1385i0.9902 - 0.1385i得到00.1，即K1107.PID递归算法如果PID调节器的输入信号为e(t)，其传输信号为u(t)，则离散递归算法如下：u(k)=u(k-1)q0e(k)q1e(k-1)q2e(k-2)其中q0=Kp(1 KiT (Kd/T)q1=-Kp(1 (2Kd/T)q2=Kp(Kd/T)t-采样周期四.实验步骤1.连接待测典型链路的模拟电路(图3-2)。电路的输入U1连接到模数和数模卡的DA1输出，电路的输出U2连接到模数和数模卡的AD1输入。检查无误后，打开电源。2.启动计算机，双击桌面上的快捷方式“计算机控制实验”并运行软件。3.测试计算机与实验箱之间的通信是否正常，并继续正常工作。如果交流不正常，只有找出交流正常的原因后才能继续实验。4.从实验项目下拉列表中选择实验3数字PID控制，点击鼠标点击按钮，打开实验项目参数设置窗口。5.输入参数Kp、Ki、Kd(参考值Kp=1，Ki=0.02，kd=1)。6.参数设置完成后，单击确定观察响应曲线。如果不满足，请更改KP、ki和KD值的总和相应的性能指标sp和ts的值。7.取满意的Kp、Ki和Kd值，观察是否有稳态误差。8.断开电源，连接待测典型链路的模拟电路(图3-3)。电路的输入U1连接到模数和数模卡的DA1输出，电路的输出U2连接到模数和数模卡的AD1输入，纯积分电容的两端连接到模拟开关。检查无误后，打开电源。9.重复步骤4-7。10.当Kp、Ki和Kd取不同值时，计算sp和ts的值，测量系统的阶跃响应曲线和时域性能指标，并记录在表中：实验结果参数%Ts阶跃响应曲线Kp基里巴斯Kd10000.623图110.02113.8%0.654图210.1063.1%5.8图310.05035.2%1.392图410.02015.9%0.821图510.02211.6%0.696图6实验结果参数%Ts阶跃响应曲线Kp基里巴斯Kd10000.623图110.05095.3%1.715图710.03063.1%1.569图810.02031%0.840图910.02122.4%0.738图10图1图2图3图4图5图6图7图8图9图10V.实验报告1.画出实验的模拟电路图。A.实验的模拟电路图如图3-2和图3-3所示。2.当被控对象为Gp1(s)时，取过渡过程最令人满意时的Kp、Ki、Kd，画出修正后的波德图，求出相位稳定裕度G和交越频率wc。答案： kp=1，ki=0.01，kd=1Gc(s)=1 0.02/sGp1(s)=5/(0.5s 1)(0.1s 1)根据MATLAB指令：G=tf(5 5 0.1)，0.05 0.6 1 0)；波德(G)根据波德图，可以得到相位稳定裕度g=96deg和交叉频率wc=100rad/s。3.总结一种选择Kp、Ki、Kd的有效方法，以最快的速度获得满意的参数。答案：根据给定的参考值kp、ki、kd，控制变量法用于确保两个值保持不变，并一次改变另一个值，然后绘制阶跃响应曲线。通过比较每次获得的曲线，找到了更理想的曲线，并且可以获得更令人满意的参数kp、ki、kd。六、预览要求1.熟悉PID控制器系统的组成。2.熟悉PID控制器参数对系统稳定性的影响。七、PID软件流程图在图中，ek是误差，ek1是最后一个误差，ek2是误差的累积和，uk是控制量初始化控制步骤和采样点的数量初始化ek、ek1、ek2、uk画一条期望值曲线初始化系统输出期望值开始硬件控制对象的初始值输出等于0采集硬件控制对象输出输入