計算機控制系統(tǒng)實驗報告

1、計算機控制系統(tǒng)實驗報告 姓名：楊益?zhèn)W號：120900321班級：自動化1202指導教師：任正云東華大學信息科學與技術(shù)學院2015年6月實驗要求：1 按實驗指導書的連線示意圖完成接線。檢查無誤后再開啟電源。2 如果開啟實驗箱電源后，出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)新硬件的提示，可參考教學視頻，安裝虛擬示波器的驅(qū)動程序。3 復制范例程序到E:盤自己的文件夾中，啟動Keil 程序，參照教學視頻，打開范例程序文件，編譯并運行，然后利用示波器虛擬儀器軟件，查看并記錄實驗波形。4 完成一次波形測定后，按單片機系統(tǒng)板上的“復位”鍵，停止程序運行，然后參考教學視頻，在Keil軟件中，修改程序的相關(guān)參數(shù)（采樣周期），重新編譯運行，并

2、觀察和記錄波形變化。5 實驗要求分別利用零階保持器、線性插值、二次曲線插值三種方法對采樣數(shù)據(jù)進行還原，（范例程序ACC1-2-1、ACC1-2-2、ACC1-2-3）每種方法的實驗中分別以采樣周期（10ms、50ms、200ms）對信號頻率為1Hz、5Hz的正弦波信號采樣。觀察和比較不同的采樣還原效果。（1） 使用零階保持器對采樣數(shù)據(jù)進行還原（范例程序ACC1-2-1） 采樣信號 周期10ms,信號頻率1HZ 采樣信號 周期10ms,信號頻率5HZ 采樣信號 周期50ms,信號頻率1HZ 采樣信號 周期50ms,信號頻率5HZ 采樣信號 周期200ms,信號頻率1HZ 采樣信號 周期200ms

3、,信號頻率5HZ（2） 使用線性插值對采樣數(shù)據(jù)進行還原（范例程序ACC1-2-2） 采樣信號 周期10ms,信號頻率1HZ 采樣信號 周期10ms,信號頻率5HZ 采樣信號 周期50ms,信號頻率1HZ 采樣信號 周期50ms,信號頻率5HZ 采樣信號 周期200ms,信號頻率1HZ 采樣信號 周期200ms,信號頻率5HZ（3） 使用二次曲線插值對采樣數(shù)據(jù)進行還原（范例程序ACC1-2-3） 采樣信號 周期10ms,信號頻率1HZ 采樣信號 周期10ms,信號頻率5HZ 采樣信號 周期50ms,信號頻率1HZ 采樣信號 周期50ms,信號頻率5HZ 采樣信號 周期200ms,信號頻率1HZ

4、采樣信號 周期200ms,信號頻率5HZ6 根據(jù)采樣定理的知識，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和波形，對采樣信號的還原效果進行分析和說明實驗要求:參考實驗指導書進行系統(tǒng)連線。運行Keil程序，調(diào)用ACC3-2-1范例程序，實現(xiàn)對運放單元構(gòu)建的對象的控制，并完成相關(guān)實驗數(shù)據(jù)和曲線的測試和記錄。實驗內(nèi)容：連線構(gòu)建系統(tǒng)，采用方波信號作為系統(tǒng)的設(shè)定值輸入（方波信號周期10s）,觀察系統(tǒng)作為隨動控制系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，了解控制器參數(shù)對控制效果的影響。（1） 采用默認參數(shù)運行程序，進行控制，記錄曲線及數(shù)據(jù)。（注意閱讀程序源代碼，找到控制器參數(shù)賦值命令）。默認參數(shù) 比例系數(shù)kp=0.2，積分系數(shù)Ti=30 微分系數(shù) Td=1，

5、積分分離值Iband=32（2） 取消積分分離效果（設(shè)置Iband=0x7f），進行控制，記錄曲線及數(shù)據(jù)。 （3） 改變PID控制參數(shù)參數(shù)，進行控制，記錄曲線及數(shù)據(jù)。了解PID參數(shù)變化對控制的影響a) Ti、Td取默認值，分別設(shè)置Kp=0.4 ，Kp=0.8 ，Kp=0.05，Kp=0.02。記錄不同Kp值的調(diào)節(jié)效果曲線。Kp=0.4 Kp=0.8 Kp=0.05Kp=0.02b) Kp、Td取默認值，分別設(shè)置 Ti=15 ，Ti=90記錄不同Ti值的調(diào)節(jié)效果曲線。 Ti=15 Ti=90c) Kp、Ti 取默認值， Td=5，記錄調(diào)節(jié)效果曲線。實驗報告內(nèi)容：(1) 比較有無積分分離效果時的控

6、制效果（輸出響應(yīng)曲線），說明積分分離對控制效果的影響。 無積分分離效果時，在控制過程的起動、結(jié)束、大幅度增減設(shè)定值或出現(xiàn)較大擾動時，短時間內(nèi)系統(tǒng)的輸出會出現(xiàn)很大的偏差，這些偏差經(jīng)過積分項累加，有可能使控制量超出執(zhí)行機構(gòu)的極限位置，因而不能按照控制量的要求動作，產(chǎn)生飽和效應(yīng)，使系統(tǒng)輸出出現(xiàn)較大的超調(diào)和長時間的波動。 采用積分分離式PID控制算法時，大偏差時，去掉積分作用，以免積分作用使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差；小偏差時，投入積分作用，以便消除靜差，提高控制精度 系統(tǒng)中加入積分校正以后，會產(chǎn)生過大的超調(diào)量，引進積分分離算法，既保持了積分的作用，又減小了超調(diào)量，使得控制性能有了較大的改善。(2) 比較默認PI

7、D參數(shù)和改動的PID參數(shù)的控制效果，說明PID參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響答：1、比例控制Kp對系統(tǒng)性能的影響     （1）對動態(tài)性能的影響   比例控制Kp加大，是系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快，Kp偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。當Kp太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若Kp太小，又會使系統(tǒng)動作緩慢。   （2）對穩(wěn)態(tài)特性的影響   加大比例控制Kp，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差ess,提高控制精度，但是不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。 2、積分控制Ti對控制性能的影響 （1） 對動態(tài)特性的影響  Ti偏小，振蕩次數(shù)較多，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。Ti太大，對系統(tǒng)性能的影響減少。當Ti合適時，過度特性比較理想。  （2） 對穩(wěn)態(tài)特性的影響 Ti能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。但是Ti太大時，積分作用太弱，