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 實驗一 ：D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換實驗實驗報告：1、 數(shù)字量與模擬量的對應曲線：2、 理論值與實測值對比： 數(shù)字量 模擬量 理論值 實測值 10047564722 20045124412 30042684325 40040234078 50037803664 600353536313、 分析產(chǎn)生誤差的原因： 答：a)外界干擾會對實驗造成誤差; b)系儀器本身誤差; c)儀器元件不夠精確，導致試驗產(chǎn)生誤差。這是本實驗的最主要的誤差來源。4、 總結(jié)： 本次試驗需要進行的連電路、實驗軟件操作都比較簡單，但對于實驗原理我們應有更加深刻的理解，對于實驗箱內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換原理要有所思考，不能

2、只滿足與簡單的實驗表象，而應思考更深層次的問題。實驗二 ：A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換實驗實驗報告：1、 模擬量與數(shù)字量的對應曲線：2、 理論值與實測值對比：模擬量數(shù)字量理論值實測值50043946110004094102000292307400097103-1000586614-40008799213、 分析產(chǎn)生誤差的原因： 答：a)系儀器誤差、實驗軟件的精度誤差; b)外界干擾會對實驗造成誤差; c)儀器元件不夠精確，導致試驗產(chǎn)生誤差。這是本實驗的最主要的誤差來源。 4、 總結(jié)： 書本上學習的模數(shù)轉(zhuǎn)換都是理論知識，過程相對比較復雜，本次試驗需要進行的連電路、實驗軟件操作都比較簡單，但對于實驗原理我們應有

3、更加深刻的理解，對于實驗箱內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換原理要有所思考，不能只滿足與簡單的實驗表象，而應思考更深層次的問題。實驗三 ： 數(shù)字PID控制實驗報告：1、 畫出所做實驗的模擬電路圖：2、 當被控對象為Gpl(s時)取過渡過程為最滿意時Kp，Ki，Kd，畫出校正后的Bode圖，查出相對裕量和穿越頻率Wc：躍響應曲線及時域性能指標，記入表中：0型系統(tǒng):實驗結(jié)果參數(shù)%Ts（ms）階躍響應曲線KpKiKd10.021119%720見圖3110.051325%800見圖3-250.021444%1050見圖3-350.05146.1%1900見圖3-4I型系統(tǒng):實驗結(jié)果參數(shù)%Ts（ms）階躍響應曲線KpKi

4、Kd10.02116.0%420見圖3510.02236.4%606 見圖3-630.02149.4%500 見圖3-7 30.1156.4%1050 見圖3-8下面是根據(jù)上表中數(shù)據(jù)，所得到的相應曲線：圖3-1 Kp=1 Ki=0.02 Kd=1 Gp1最滿意的曲線圖其中，相對穩(wěn)定裕量= 82° 穿越頻率c=230rad/s圖3-2 Kp=1 Ki=0.05 Kd=1圖3-3 Kp=5 Ki=0.02 Kd=1圖3-4 Kp=5 Ki=0.05 Kd=1圖3-5 Kp=1 Ki=0.02 Kd=1圖3-6 Kp=3 Ki=0.02 Kd=1圖3-7 Kp=1 Ki=0.02 Kd=2

5、圖3-8 Kp=3 Ki=0.01 Kd=13、 總結(jié)一種有效的選擇Kp，Ki，Kd方法，以最快的速度獲得滿意的參數(shù)： 答：參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查，先是比例后積分，最后再把微分加，曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大，曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳，曲線偏離回復慢，積分時間往下降，曲線波動周期長，積分時間再加長，曲線振蕩頻率快，先把微分降下來，動差大來波動慢，微分時間應加長，理想曲線兩個波，前高后低4比1。4、 總結(jié)： 由實驗結(jié)果可知，比例控制能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，迅速反應誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。Kp的加大，會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。積分控制的作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差，因為只要系統(tǒng)存在誤差

6、，積分作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差，知道偏差為零，積分作用就停止，但積分作用太強會使系統(tǒng)超調(diào)量加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。微分控制與偏差的變化率有關(guān)，它可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，減小調(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。實驗四 ：數(shù)字濾波器實驗實驗報告：1、 畫出所做實驗的模擬圖，結(jié)構(gòu)圖： 11需加入串聯(lián)超前校正的開環(huán)系統(tǒng)電路及傳遞函數(shù):（1）實驗電路：圖41 需加入串聯(lián)超前校正的開環(huán)系統(tǒng)電路圖(2) 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)：圖42 系統(tǒng)開環(huán)結(jié)構(gòu)圖(3) 系統(tǒng)閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖：圖43 系統(tǒng)閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖1.2需加入串聯(lián)滯后校正的開環(huán)系統(tǒng)電路及傳遞函數(shù):(1)

7、實驗電路:圖44 需加入串聯(lián)滯后校正的開環(huán)系統(tǒng)電路圖(2)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù): 圖45 系統(tǒng)開環(huán)結(jié)構(gòu)圖(3)系統(tǒng)閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖：圖46 系統(tǒng)閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖 2、 分析加數(shù)字濾波器前系統(tǒng)的穩(wěn)定特性： 答：加數(shù)字濾波器前系統(tǒng)的穩(wěn)定特性較差，輸出波形不穩(wěn)定。3、 從響應曲線中分析校正后的結(jié)果與理論分析比較： 答：從響應曲線中分析校正后的結(jié)果可知加入超前、之后校正環(huán)節(jié)后系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，輸出波形穩(wěn)定。實驗五：爐溫控制實驗實驗報告：1、 記錄過渡過程為最滿意時的Kp，Ki，Kd并畫出其響應曲線： 改變參數(shù)設置，觀測波形的變化，記入下表：性能指標占空比階躍響應曲線%Tp（秒）Ts（秒）30如圖5170%7.514.5

8、40如圖5268%7.013.5 圖5-1 占空比=30 圖52 占空比=40 改變PID參數(shù)，觀測波形的變化，記入下表：性能指標參數(shù)階躍響應曲線%Tp（秒）Ts（秒）KpKiKd 10.520如圖5325%69011500010.510如圖5416.%8044120040.10.520如圖5540%60451804510.0520如圖566.7%52607023 圖53 Ki=1 Kp=0.5 Kd=20 設置溫度=60圖54 Ki=1 Kp=0.5 Kd=10 設置溫度=60圖55 Ki=0.1 Kp=0.5 Kd=20 設置溫度=60 圖56 Ki=1 Kp=0.05 Kd=20 設置溫

9、度=60綜上所述：過渡過程最為滿意時的Kp，Ki，Kd及響應曲線為： Ki=1 Kp=0.05 Kd=20 設置溫度=602、 分析此情況下的超調(diào)量、響應時間及穩(wěn)態(tài)誤差： 答：由以上曲線可知：超調(diào)量=6.7% 響應時間=5260ms 穩(wěn)態(tài)誤差=5（由以上指標可知：此次結(jié)果令人滿意，符合要求。）3、 總結(jié)一種對溫度控制系統(tǒng)有效的選擇Kp，Ki，Kd方法，以最快的速度獲得滿意的參數(shù)： 答：由實驗數(shù)據(jù)分析可知：PID參數(shù)的設置的大小根據(jù)：一方面是要根據(jù)控制對象的具體情況而定；另一方面是實驗的經(jīng)驗。(1)、幅值震蕩，比例大了出現(xiàn)幅值震蕩的幅度大，但震蕩頻率小，系統(tǒng)達到穩(wěn)定時間長；積分大了響應速度慢，偏差較小，但超調(diào)增大；微分可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，一般微分設置都比較小，而且對系統(tǒng)影響比較小。對于溫度控制系統(tǒng)P在5-10%之間；I在180-240s之間；D在30以下。對于壓力控制系統(tǒng)P在30-60%之間；I在30-90s之間；D在30以下。(2)本次實驗的實驗儀可能存在一些問題,經(jīng)過與別人的數(shù)據(jù)對比,發(fā)現(xiàn)此數(shù)據(jù)里面總