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1、南京邮电大学 自动化 学院 实 验 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 所在专业： 自动化 学生姓名： 王 站 班级学号： B11050107 任课教师: 程艳云 2013 /2014 学年第 二 学期实验一：计算机控制系统性能分析一、 实验目的：1.建立计算机控制系统的数学模型；2.掌握判别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，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
2、) 首先分析该计算机控制系统的稳定性，讨论令系统稳定的的取值范围；解:G1=tf(1,1 1 0);G=c2d(G1,0.01,zoh);/求系统脉冲传递函数rlocus(G);/绘制系统根轨迹将图片放大得到Z平面的临界放大系数由根轨迹与单位圆的交点求得。放大图片分析：k,poles=rlocfind(G)Select a point in the graphics windowselected_point = 0.9905 + 0.1385ik = 193.6417poles = 0.9902 + 0.1385i 0.9902 - 0.1385i得到0K193 (2) 假设不考虑采样开关和零
3、阶保持器的影响，即看作一连续系统，讨论令系统稳定的的取值范围； 解：G1=tf(1,1 1 0);rlocus(G1);由图片分析可得，根轨迹在S平面左半面，系统是恒稳定的，所以： 0K0.1，即K1107PID递推算法 如果PID调节器输入信号为e（t），其输送信号为u（t）,则离散的递推算法如下： 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.连接被测量典型环节的模拟电路(图3-2)。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输
4、出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。2.启动计算机，双击桌面“计算机控制实验”快捷方式，运行软件。3.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。4. 在实验项目的下拉列表中选择实验三数字PID控制, 鼠标单击鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置窗口。5.输入参数Kp, Ki, Kd（参考值Kp=1, Ki=0.02, kd=1）。6.参数设置完成点击确认后观察响应曲线。若不满意，改变Kp, Ki, Kd的数值和与其相对应的性能指标sp、ts的数值。7.取满意的Kp,Ki,Kd值，观查有无稳态误差。8.断开电源，连接被
5、测量典型环节的模拟电路(图3-3)。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将纯积分电容的两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。 9.重复4-7步骤。10.计算Kp，Ki，Kd取不同的数值时对应的sp、ts的数值，测量系统的阶跃响应曲线及时域性能指标，记入表中：实验结果参数%Ts阶跃响应曲线KpKiKd10000.623如图110.02113.80.654如图210.1063.15.8如图310.05035.21.392如图410.02015.90.821如图510.02211.60.696如图6实验结果参数%Ts阶跃响应曲线KpKiKd10000.623如图110.05095.31.715如图710.03063.11.569如图810.020310.840如图910.02122.40.738如图10图1图2图3图4图5图6 图7图8图9图10五、实验报告1 画出所做实验的模
