《计算机控制技术》实验指导书重点详解.doc

计算机控制技术 实验指导书 2015年10月28日 前言 《计算机控制技术》这门课程主要介绍计算机应用在工业控制中的各种技术，重点讲述计算机用于实时控制中的软件、硬件设计方法，以及它们之间的结合问题。 实验是本课程的重要教学环节，通过实验环节，学生应进一步巩固和加深对计算机控制技术这门课程基本知识的理解，提高综合运用所学知识，独立进行编程和计算机控制实验的能力。使学生对计算机在工业过程控制和智能化仪器方面的应用有比较全面的了解，为以后的工作和毕业设计打下基础。 实验要求学生在了解计算机控制系统的结构、组成以及数字控制系统的相关理论知识后，在实验中使用MATLAB软件平台，通过编写程序、软件仿真及调试，模拟控制系统中的基本原理及过程。培养学生理论与实践相结合，应用所学知识解决实际问题的能力。 课程类别：课内实验 课程名称：计算机控制技术 开课单位：信息与通信工程学院 课程编号：总 学 时：40学时 实验学时：8 适用专业：信息工程 先修课程：数字电子技术、微机原理、C语言程序设计等。 选用教材：微型计算机控制技术 一、实验目的： 通过实验环节，学生应进一步巩固和加深对计算机控制技术这门课程基本知识的理解，提高综合运用所学知识，独立进行编程和计算机控制实验的能力。 二、实验意义： 培养学生理论与实践相结合，应用所学知识解决实际问题的能力。 实验一 A/D和D/A转换实验 一、实验目的： 1、本实验说明A/D和D/A的工作原理。 2、掌握原理的基础上用编程方法实现A/D和D/A转换。 3、掌握编程及实际调试的方法。 二、实验所需部件： x86系列兼容计算机，MATLAB软件。 三、实验要求： 1、弄清A/D，D/A转换的工作原理。 2、输入数字量，进行D/A、A/D转换，记录输出转换后的模拟量值。 3、记录实验曲线，观察结果。 四、实验步骤： 1、根据实验原理对D/A、A/D转换进行软件仿真。 2、编写转换程序，实验过程中进行调试。 3、观察记录输出的结果，与理论计算值相比较。 五、实验报告 记录输出数据和图表并分析实验结果。 (1)实验程序 clc; close all; clear all; a=4; f0=0.02; L=50; n=1:(L-1); x=a.*cos(2.*pi.*f0.*n); bit=5; range=2^5; plot(x); interval=(a*2)/(range-1); partition = [-a:interval:a]; interval2 = (a*2)/(range) codebook=[-a:interval2:a]; title(A/D转换); [index quantized]= quantiz(x,partition,codebook); plot(n,x,x,n,quantized,.); legend(Original signal,Quantized signal); %index为输出5bit输出数字信号 %下面从index到output output=(index-16)/4; figure; plot(n,x,n,output); title(D/A转换); legend(Original signal,Output signal); （2）实验结果 实验二 控制系统数据处理实验 一、实验目的： 1、学习使用MATLAB命令对控制系统进行仿真的方法。 2、掌握对系统中数据进行处理 三、实验要求： 1、建立如下图所示一阶系统控制模型并进行系统仿真。 2、数字滤波技术在控制系统中的实现。 3、记录实验结果并分析。 四、实验步骤： 1、根据实验要求建立一阶系统控制模型。 2、编写程序，实验过程中数字滤波。 3、观察记录输出的结果。 五、实验报告 记录输出数据和图表并分析实验结果。 实验三 PID参数整定实验 一、实验目的： 1、研究PID控制器参数对系统稳定性及过渡过程影响。 2、研究采样周期T对系统特性影响。 3、研究I型系统及系统稳定误差。 二、实验所需部件： x86系列兼容计算机，MATLAB软件。 三、实验内容： 系统结构如图3.1所示。 图3.1 系统结构图 图3.2 开环系统结构图1（接地电阻1K） 开环系统的模拟电路图如图3.2和图3.3所示，其中图3.2对应Gp1(