精品文檔實驗三 數(shù)字PID控制一、實驗?zāi)康难芯縋ID研究采樣周期T研究I二、實驗儀器EL-AT-IIIPC三、實驗內(nèi)容3-1圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds）Gh（s）=（1－e-TS）/sGp（）=5（0.5s+0.1s+）Gp（）=1（0.1s+）3-213-32（被控制對象3-23-2GP（,圖3-33-213-32被控對象GP1（s）為“0PI控制或PID系統(tǒng)，被控對象Gp2（s）為“IPIPID當(dāng)r（）=（）時（實際是方波，研究其過渡過程。PIPIDGc（s）=Kp（1+K1/s）=KpK1(（1/k1）s+1)/s.精品文檔=K(Tis+1)/s式中 K=KpKi, 不難看出PIKi想改變K,則應(yīng)相應(yīng)改變。采用PID“IIGp2（s）PI（=Gc（·Gps）=K（Tis+1）/s·1/s（0.1s+1）為使用環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)滿足Ti>0.1，即K1<10PID遞推算法 如果PID調(diào)節(jié)器輸入信號為（，其輸送信號為（,則離散遞推算法如下：其中 q0=Kp（1+KiT+（Kd/T）q1=－Kp（1+（2Kd/T）q2=Kp（Kd/T）T--采樣周期四、實驗步驟3-2U1接A/DD/A卡的DA1U2A/D、D/AAD1啟動計算機，雙擊桌面“計算機控制實驗”快捷方式，運行軟件。正常后才可以繼續(xù)進行實驗。PID彈出實驗課題參數(shù)設(shè)置窗口。輸入?yún)?shù)Kp, Ki, K（參考值Kp=1, Ki=0.02, kd=。

按鈕，參數(shù)設(shè)置完成點擊確認(rèn)后觀察響應(yīng)曲線。若不滿意，改變Kp,Ki,Kdp、ts取滿意的Kp,Ki,Kd3-3)。電路的輸入U1A/DD/ADA1U2A/DD/AAD1上。檢查無誤后接通電源。4-7Kp，Ki，Kdp、ts及時域性能指標(biāo)，記入表中：.精品文檔實驗結(jié)果參數(shù)

δ% Ts 階躍響應(yīng)曲線Kp Ki Kd1 0.02 1 43.8% 1.2991 0.01 1 25.9% 1.1121 0.01 2 31.2% 1.1681 0.02 2 40.3% 1.9542 0.02 4 36.7% 0.914l 宒至 婦～

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[m精品文檔20.024五、實驗報告畫出所做實驗的模擬電路圖。當(dāng)被控對象為Gp1（s）取過渡過程為最滿意時的Kp,Ki,Kd,畫出校正后的Bode圖，查出相穩(wěn)定裕量和穿越頻率c?？偨Y(jié)一種有效的選擇Kp,Ki,Kd先通過改變Kp的值，使Kp滿足要求，再改變Ki，最后是Kd，通過這樣一次改變參數(shù)的方法可以很快的達(dá)到滿意的效果。參數(shù)整定（試湊法）增大比例系數(shù)Kp，一般加快系統(tǒng)響應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但過大的.精品文檔比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大超調(diào)，并產(chǎn)生震蕩，使穩(wěn)定性變壞；增大積分時間Ti，有利于減小超調(diào)，減小震蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但系統(tǒng)靜差的消除將隨之減慢；增大微分時間Td，變壞。.精品文檔實驗六 大林算法一、實驗?zāi)康恼莆沾罅炙惴ǖ奶攸c及適用范圍。了解大林算法中時間常數(shù)T二、實驗儀器EL-AT-IIIPC三、實驗內(nèi)容實驗被控對象的構(gòu)成：慣性環(huán)節(jié)的仿真電路及傳遞函數(shù)G(S)=-2/(T1+1)T1=0.2純延時環(huán)節(jié)的構(gòu)成與傳遞函數(shù)G(s)=e-N=采樣周期 N為正整數(shù)的延時個數(shù)由于純延時環(huán)節(jié)不易用電路實現(xiàn)，在軟件中由計算機實現(xiàn)。 圖6－1被控對象電路圖被控對象的開環(huán)傳函為：G(S)=-2e-N/(T1+1)大林算法的閉環(huán)傳遞函數(shù)：Go(s)=e-N/(Ts+1) 3．大林算法的數(shù)字控制器：D(Z)=(1-e/T)(1-e-/T1Z-1)/[k(1-e-/T1)[1-e-/TZ-1-(1-e-/T)Z-N-1]]設(shè)k1=e-/T K2=e-/T1 T1=0.2 大林常數(shù) K=2(K-Kk2)Uk=(1-k1)ek-(1-k1)k2ek-1+(k-kk2)k1Uk-1+(k-kk2)(1-k1)Uk-N-1四、實驗步驟啟動計算機，雙擊桌面“計算機控制實驗”快捷方式，運行軟件。6-1)U1A/D、D/ADA1.精品文檔出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無誤后接通電源。4．在實驗項目的下拉列表中選擇實驗六[六、大林算法],鼠標(biāo)單擊按鈕，彈出實測系統(tǒng)響應(yīng)曲線。測量系統(tǒng)響應(yīng)時間Ts。性能指標(biāo)5．復(fù)步驟4，改變參數(shù)設(shè)置，將所測的波形進行比較。并將測量結(jié)果記入下表中：性能指標(biāo)參數(shù)設(shè)置延遲時間大林常數(shù)階躍響應(yīng)曲線δ%Ts（秒）Tp（秒）20.501.3422.31510.501.4432.53440.501.0231.93410.801.9233.26420.5 10.5.精品文檔40.5 20.8精品文檔五、實驗報告分析開環(huán)系統(tǒng)下的階躍響應(yīng)曲線。答：開環(huán)系統(tǒng)下的階躍響應(yīng)曲線會有較大的超調(diào)量和持續(xù)的震蕩，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，對控制系統(tǒng)的控制性能極為不利。分析大林時間常數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。TsTp超調(diào)量影響不大，所以使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性減弱。六、大林算法軟件流程圖初始化控制步數(shù)、采樣點數(shù)初始化控制步數(shù)、采樣點數(shù)PointK1、K2、K3初始化ek,ek1,ek2,uk初始化系統(tǒng)輸出希望值start畫希望值曲線ekukn1N+1.精品文檔0采集硬件被控對象的輸出inputfinputf延遲N步ek=start-inputf=(1-k)e-(1-k)kek 1k 12k1+(k-kk)kU+(k-kk)(1-k)U21k12 1 kn1uk是否超上下限ukek1=ek Ukn1更新畫被控對象第J點輸出inputfJ+1J<Point結(jié)束.精品文檔實驗七 爐溫控制實驗一、實驗?zāi)康牧私鉁囟瓤刂葡到y(tǒng)的特點。研究采樣周期T研究大時間常數(shù)系統(tǒng)PID二、實驗儀器EL-AT-IIIPC三、爐溫控制的基本原理7－1。圖7－1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖中 Gh（s）=（1－e-TS）/sGp（s）=1/（Ts+1）系統(tǒng)的基本工作原理A/D&D/APID變電熱爐加熱絲兩端的有效電壓0～140V0～5CH。溫度傳感是通過一只熱敏電阻及其放大電路組成的，溫度越高其輸出電壓越小。外部LED燈的亮滅表示可控硅的導(dǎo)通與閉合的占空比時間，如果爐溫溫度低于設(shè)定值則可控硅導(dǎo)通，系統(tǒng)加熱，否則系統(tǒng)停止加熱，爐溫自然冷卻到設(shè)定值。第二部分電路原理圖見附錄一。PID如果PID調(diào)節(jié)器輸入信號為（t，其輸送信號為ut）.精品文檔Uk=Kpek+Kiek2+Kd(ek-ek-1),其中ek2是誤差累積和。四、實驗內(nèi)容：設(shè)定爐子的溫度在一恒定值。調(diào)整、ID五、實驗步驟啟動計算機，雙擊桌面“計算機控制實驗”快捷方式，運行軟件。信正常后才可以繼續(xù)進行實驗。20制的電源。閉環(huán)控制在實驗項目的下拉列表中選擇實驗七、爐溫控]鼠標(biāo)單按鈕，彈出實驗KiKpKdTsp。6，改變PID性能指標(biāo)性能指標(biāo)參數(shù)階躍響應(yīng)曲線δ%Tp（秒）Ts（秒）Kp Ki Kd10.02 181%815284 0.02 178%793711 0.02 421%78180六、實驗報告記錄過渡過程為最滿意時的Kp,Ki,KdKp=1；Ki=0.02；Kd=421%，78s，3.2%.精品文檔

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,"''"精品文檔七、溫度控制軟件流程圖ek=0～5bH,=0=5b初始化ek,ek1,ek2,uk初始化系統(tǒng)輸出希畫希望值曲線采集硬件被控對象的輸出采集硬件被控對象的輸出inputf浮點化求ek＝start－inputf判斷積分分離項uk＝pek+kiek2+kd(ek-ek1)uk=kpek+kd(ek-ek1)uk是否超上下限ukek1=ekek2＝ek2+ek畫被控對象第J點輸出inputfJ+1J<point結(jié)束.精品文檔實驗九 步進電機控制實驗一、實驗?zāi)康牧私獠竭M電機的工作原理。二、實驗儀器EL-AT-IIIPC三、步進電機的基本工作原理：步進電機多為永磁感應(yīng)式，有兩相、四相、六相等多種，實驗所用電機為兩相四拍式，通過對每相線圈中的電流的順序切換來使電機作步進式旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動電路由脈沖信號來控制，所以調(diào)節(jié)脈沖信號的頻率便可改變步進電機的轉(zhuǎn)速：A如圖9－1所示，每相電流為0.2A,相電壓為5V，兩相四拍 C通電順序如下：BD相順序ABCD反方向旋轉(zhuǎn)01100101102001131001正方向旋轉(zhuǎn)四、實驗原理：通過設(shè)定脈沖數(shù)來使步進電機轉(zhuǎn)過一定的角度，實驗用步進電機是每脈沖對應(yīng)1.8五、實驗內(nèi)容：使步進電機按照設(shè)定的步數(shù)進行轉(zhuǎn)動。六、實驗步驟.精品文檔啟動計算機，雙擊桌面“計算機控制實驗”快捷方式，運行軟件。信正常后才可以繼續(xù)進行實驗。20在實驗項目的下拉列表中選擇實驗[九、步進電],鼠標(biāo)單按鈕，彈出窗口觀測指針的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)格數(shù)是否和設(shè)置值一致。觀測步進電機控制對象的指針旋轉(zhuǎn)是否和軟件的旋轉(zhuǎn)一致。1.步進電機設(shè)置的是100步，實際100步。22150149.精品文檔3.步進電機設(shè)置的是120步，實際119步。七、實驗報告1．工作原理：2.分析實際轉(zhuǎn)動的