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计算机控制技术
第四章计算机控制技术基础实验
实验二数字滤波器
1实验电路
尖脉冲产生电路测试信号的产生电路图
2实验单元
输入信号:
4Hz,2V的方波信号输入,产生尖脉冲干扰信号。
上位机的“脚本编辑器”编程从DA2输出1V,1Hz的正弦信号;
电路单元:
U2、U8、U6、上位机软件
3实验数据及实验曲线
3.1低阶滤波:
1)4Hz的脉冲干扰信号时,采样频率为20K,缓存设置为8192
黄色曲线为未加干扰时的波形,白色曲线为滤波后。
2)10Hz的脉冲干扰信号时,采样频率为20K,缓存设置为8192
黄色曲线为未加干扰时的波形,白色曲线为滤波后。
3.2高阶滤波
1)4Hz的脉冲干扰信号时,采样频率为20K,缓存设置为8192
2)10Hz的脉冲干扰信号时,采样频率为30K,缓存设置为1024
黄色曲线为未加干扰时的波形,白色曲线为滤波后。
实验三离散化方法研究
1实验电路
1.1校正前模拟电路
1.2校正后模拟电路
2实验单元
2.1模拟部分
电路单元:
校正前:
U9、U11
校正后:
U3、U4、U7、U9、U11
上位机软件
2.2数字部分
输入信号:
阶跃信号发生器(单位阶跃输出)
电路单元:
U9、U11
上位机软件
3实验数据及实验曲线
3.1模拟控制器
系统超调量为11.1%
黄色曲线为单位阶跃输入信号,白色曲线为输出信号。
3.2.1后向差分法(Ts=0.1)。
系统超调量为19.3%
3.2.2阶跃响应不变法(Ts=0.1)。
系统超调量为15%
3.2.3双线性变换(Ts=0.1)。
系统超调量为17.5%。
实验四数字PID调节器算法的研究
1实验电路
2实验单元
电路单元:
U5、U7
上位机软件
3实验数据及实验曲线
3.1积分分离PID(k=0.8,ti=5,td=0)
超调量为15.6%
3.2位置式PID(k=0.8,ti=5,td=0);运行步长100ms。
超调量为27.5%。
3.3增量式PID(k=0.8,ti=5,td=0)
超调量为27.3%。
实验五串级控制算法的研究
1实验电路
2实验单元
电路单元:
U5、U7
上位机软件
3实验数据及实验曲线
3.1不加副控制器时:
k1=1,ti1=3,(其它PID参数为0);运行步长100ms。
黄色曲线为主控制参数,白色曲线为输副控制参数,输出变量为op(具体参见串级控制脚本程序)。
超调量为35%。
3.1加副控制器时:
k1=1,k2=1.2,ti1=3,ti2=1(其它PID参数为0);运行步长100ms。
黄色曲线为主控制参数,白色曲线为输副控制参数,输出变量为op1(具体参见串级控制脚本程序)。
无超调量。
实验六解耦控制算法的研究
1实验电
路
2实验单元
电路单元:
U3、U4、U5、U6、U7、U9
3实验数据及实验曲线
1)k1=2.0,k2=1.2,ti1=0.8,ti2=1,d12=0,d21=0-----没有加解耦装置
1)k1=2.0,k2=1.2,ti1=0.8,ti2=1,d12=-0.5,d21=1-----加入解耦装置后
3.2k1=2.5,k2=1.2,ti1=0.8,ti2=1,d12=-0.5,d21=1-----加入解耦装置后修改k1值
标识
实验七最少拍控制算法研究
1实验单元
2电路单元:
U11、U12。
3实验数据及实验曲线
有纹波:
采样时间(控制步长)为200,Ts=0.2、Ti=1、k=0.5。
白色曲线为给定值,黄色曲线为实际值。
无纹波:
采样时间(控制步长)为200,Ts=0.2、Ti=1、k=0.5。
白色曲线为给定值,黄色曲线为实际值。
无纹波控制对于纹波有明显的抑制效果,但不可能像理论一样真正无纹波。
实验八具有纯滞后系统的大林控制
1实验电路
2实验单元U13
3实验数据及实验曲线
第一实验波形滞后时间为:
0(无滞后时间)
第二实验波形滞后时间为:
100ms
第三实验波形滞后时间为:
200ms
第四实验波形滞后时间为:
300ms
注:
一般滞后时间不大于对象时间常数的0.3倍,若大于对象时间常数的0.5倍,则为大滞后。
实验九线性离散系统的全状态反馈控制
1、实验电路
2、实验单元U11、U13
3、实验数据及实验曲线
K1=1.58,k2=1.24
黄色曲线为控制曲线。
实验十模糊控制系统
1实验电路
二阶系统
一阶系统
三阶系统
2实验单元
上位机软件
3实验数据及实验曲线
1)二阶系统
k1=1.8,k2=5,k=0.01采样时间100ms,滞后时间100ms
2)一阶系统
k1=1.8,k2=5,k=0.01采样时间100ms,滞后时间100ms
3)三阶系统
k1=4,k2=10,k=0.005采样时间100ms,滞后时间100ms
实验十一具有单神经元控制器的控制系统
1、实验电路
二阶系统
一阶系统
三阶系统
2、实验单元
上位机软件
3、实验数据及实验曲线
1)二阶系统
p=0.5,k=0.1采样时间100ms。
,滞后时间100ms
2)一阶系统
p=0.5,k=0.1采样时间100ms。
,滞后时间100ms
3)三阶系统
p=0.5,k=0.01采样时间100ms。
,滞后时间100ms
实验十二二次型状态调节器
x1x与uk的实验曲线
X2x与uk的实验曲线
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