微机测控系统实验指导书

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1、实验一数字PID控制实验、实验目的通过Simulink仿真，使学生了解PID控制器的参数（P、I、D、T）对系统性能（动态性能和稳态性能）的影响。二.实验内容1、研究比例调节器（P）对系统性能的影响；2、研究比例积分调节器（PI）对系统性能的影响；3、研究比例微分积分调节器（PID）对系统性能的影响；4、研究采样周期对系统性能的影响；三.实验原理1、PID控制器各校正环节作用如下：•比例环节：成比例地反应控制系统地偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生酷虐固执作用，以减少偏差；•积分环节：主要用于消除稳态谋差，提到系统稳态精度。积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti,Ti越大，积

2、分作用越弱；•微分环节：反映偏羌的变化趋势，并能预报输出，改善系统的动态性能，减小调节时间。2、Simulink常用模块组•输入模块组（Sources）:包含阶跃输入模块Step、时钟模块Clock＞信号发牛器模块SignalGenerator＞文件输入模块FromFile＞工作空间输入模块FromSpace＞正弦输入模块Sine^斜坡输入模块Ramp、脉冲信号输入模块PulsesGenerator等。•输出池模块组（Sinks）：包含示波器模块Scope和FloatingScope＞X・Y轨迹示波器X・YGraph、数字显示模块Display、存文件模块ToFile、返凹丁作

3、空间模块ToWorkspace＞输出端子模块Out等。•离散系统模块组（Discrete）:零阶保持器Zero-orderHold＞一阶保持器First-orderHold＞离散传递函数模块DiscreteTransferFcn＞离散零极点模块DiscreteZero-Pole＞单位延迟模块UnitDelay和离散积分器模块DiscreteIntergrator等。四、实验步骤1、双击桌面图标覷打开MatlabR2006a。2、在主工具栏中单击選_按钮，弹出SimulinkLibraryBrowser窗口，选择“File-＞New-＞ModeV,命令，新建模型编辑窗口。3、在S

4、imulinkLibraryBrowser中选择和关模块，将其拖动到模型编辑窗口，例如Sources组中选择Step模块拖动到编辑窗口中。4、双击模块，修改参数。5、将有关得模块直接连接起來：用鼠标单击某模块的输出端，拖动鼠标到另一模块的输入断再释放，则可将两个模块连接起来。6、建立模型后，单价启动仿真按钮"或者选择“Simulation-Start”命令可直接进行仿真研究，双击示波器模块可显示仿真结果。7、修改P、I、D参数，记录结果，并分析。数字PID模型结构图PID控制仿真结果实验二改进型数字PID控制实验一、实验目的通过Simulink仿真，使学生掌握积分分离PID控制

5、算法设计方法，并比较普通数字PID控制算法与积分分离PID控制算法的区别。二、实验内容1、设计积分分离数字PID控制；2、设计普通数字PID控制算法；3、比较普通数字PID控制算法与积分分离PID控制算法的区别。三、实验原理1、普通数字PID中引入积分环节，可消除稳态误差，提高控制精度，但在过程启动、结束或输入信号大幅度提升时，短时间内系统输出偏差较大，P1D积分累积使控制量超出执行器最大动作范围，引起积分饱和，使系统产生较大超调或振荡。2、积分分离数字PID控制器针对普通数字PID屮的积分饱和现彖，设定积分分离阈，使偏差较大时，取消积分作用，选择PD控制，提高响应速度；偏羞较

6、小时，选择PID控制，改善控制精度。3、Discontinuities模型库屮的WrapToZero模块：当模块输入小于给定的阈值时，输出等于输入；输入大于给定的阈值时，输出等于0。4、Discontinuities模型库中的DeadZone模块：当模块输入小于给定的阈值时，输出等于0；输入大于给定的阈值时，输出等于输入。、实验步！1、按下图设计积分分离PID控制模型。2、选择适当的阈值范围，调整PID参数，进行仿真。3、设计普通数字PID控制模型，进行仿真，并与积分分离PID控制结果进行比较。®2►■po

7、no“

8、rmatXools(felpDQ实验三最少拍控制器设计实验一、实验目的通过LabWindows/CVI设计最少扑I控制器，使学生掌握最少扌「I控制器(有纹波和无纹波)设计方法，并观察最少拍控制系统的控制效果。二、实验内容1、针对二阶离散系统设计数字调节器;Y(z)2、要求所设计系统可进行有纹波/无纹波选择；3、要求所设计系统输入信号类型可选择；4、要求所设计系统可设置采样周期；5、要求所设计系统被控对象参数可调；6、要求系统广义对象脉冲传递函数零极点通过控件显示；7、要求输出系统输出以及控制